DE19521389C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer integrierten Halbleiterschaltung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer integrierten Halbleiterschaltung

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer integrierten Halbleiter­ schaltung und insbesondere eine Technik zum Verringern des Vorkommens von Verdrahtungs- bzw. Verbindungsdefekten (im folgenden auch als Beschaltungsdefekte bezeichnet) in der integrierten Halbleiterschaltung während des Prozesses zum Bilden einer Verdrahtungs- bzw. Verbindungsstruktur (im fol­ genden auch als Beschaltungsstruktur bezeichnet), um das Qualitätsniveau der Beschaltungsstruktur und folglich das Qualitätsniveau der integrierten Halbleiterschaltung anzuhe­ ben und somit das Leistungsvermögen der integrierten Halb­ leiterschaltung zu vergrößern.
In einer integrierten Halbleiterschaltung sind im allge­ meinen auf einem Halbleitersubstrat Halbleiterelemente, wie beispielsweise Transistoren usw., gebildet, und auf dem Halbleitersubstrat ist auch eine Beschaltungsstruktur gebil­ det, welche die Halbleiterelemente untereinander verbindet oder die Halbleiterelemente mit äußeren Schaltungen verbin­ det.
Herkömmlicherweise ist als vorstehend genannte Beschaltungs­ struktur weithin eine Beschaltungsstruktur verwendet worden, bei welcher aus einem polykristallinen Siliziumfilm, einem Film aus Metall mit großer Schmelztemperatur, einem Film aus Metallsilizid mit großer Schmelztemperatur, einem Film aus Metallpolyzid mit großer Schmelztemperatur, einem Aluminium­ film oder einem Aluminiumlegierungsfilm gebildete Verdrah­ tungs- bzw. Verbindungsmuster (im folgenden auch als Be­ schaltungsmuster bezeichnet) kombiniert sind. Vor kurzem ist von jenen eine Verdrahtung bzw. Metallisierung (im folgenden auch als Beschaltung bezeichnet) aus einem Metall mit großer Schmelztemperatur von denen eine Wolframbeschaltung (W-Beschaltung) eine typische Beschaltung ist, weithin verwendet worden, da sie im Vergleich zu einem Beschaltungsmuster aus polykri­ stallinem Silizium oder einem Beschaltungsmuster aus einem Metallpolyzid mit großer Schmelztemperatur einen kleinen Widerstand aufweist, wobei sie im allgemeinen auch eine gute Fähigkeit zur Stufenabdeckung des Films aus einem Metall mit großer Schmelztemperatur während eines Abscheidungsprozesses mittels des Verfahrens zur chemischen Dampfabscheidung (des CVD-Verfahrens) und ferner im Vergleich zu einer Aluminium­ beschaltung eine gute Zuverlässigkeit, wie beispielsweise eine Dauerhaftigkeit einer Elektromigration, aufweist.
Ferner ist als feines Kontaktteil, das das Beschaltungsmuster mit dem Halbleitersubstrat oder mit einem anderen unteren Beschaltungsmuster verbindet, zum Zwecke des Verkleinerns des Kontaktwiderstandes des Kontaktteils ein derartiger Steckkon­ takt (Kontakt zwischen Metallisierungsebenen) weithin verwen­ det worden, welcher durch Füllen eines mit dem Halbleitersubstrat oder dem unteren Beschal­ tungsmuster verbundenen Kontaktlochs gebildet wird, wobei ein durch das vorstehend genannte CVD-Verfahren gebildeter Film aus einem Metall mit großer Schmelztemperatur eine gute Fähigkeit zur Stufenabdeckung aufweist. Daher ist weithin eine Beschaltungsstruktur verwendet worden, welche lediglich aus einer Kombination der Steckkontakte und der Beschal­ tungsmuster gebildet ist.
Andererseits ist es unerläßlich, die Beschaltungsdichte der integrierten Halbleiterschaltung zum Zwecke des Erreichens einer hohen Integration und einer hohen Funktionalität der integrierten Halbleiterschaltung zu vergrößern. Daher ist es erforderlich, den Verbindungs- bzw. Verdrahtungsabstand (im folgenden auch als Beschaltungsabstand bezeichnet) soweit wie möglich zu verringern. Somit ist als eines von Verfah­ ren, die dazu in der Lage sind, die wirkliche Verbindungs- bzw. Verdrahtungsdichte (im folgenden auch als Beschaltungs­ dichte bezeichnet) sehr stark zu vergrößern, auch eine Mehr­ fachschicht-Beschaltungsstruktur verwendet worden.
Ferner sind die vorstehend genannten herkömmlichen Beschal­ tungsstrukturen zum Beispiel in den Schriften "A Double Level Metallization System Having 2 µm Pitch for Both Level", T. Doan et al., S. 13-20, VMIC Conference, 1988, und "SUBMICRON WIRING TECHNOLOGY WITH TUNGSTEN AND PLANARIZATION", C. Kaanta et al., S. 21-28, VMIC Conference, 1988, offenbart worden.
Gemäß den herkömmlichen Herstellungsverfahren der Beschal­ tungsstruktur sind jedoch derartige Probleme vorhanden ge­ wesen, daß beim Beschaltungsbildungsprozeß gebildete Bruch­ stücke oder Rückstände oft Beschaltungsdefekte verursachen, so daß das Qualitätsniveau der Beschaltungsstruktur und folglich die Qualität der integrierten Halbleiterschaltung verringert sind oder die Ausnutzung von Beschaltungsmate­ rialien verringert ist.
Außerdem ist es hinsichtlich der vorstehend genannten gegen­ wärtigen oder künftigen Tendenz, daß der Beschaltungsabstand mehr und mehr abnimmt und ferner hauptsächlich die Mehrfach­ schicht-Beschaltungsstruktur verwendet wird, wahrscheinlich, daß die vorstehend genannten Probleme wesentlicher werden.
Nachstehend werden eine herkömmliche Herstellungstechnik einer integrierten Halbleiterschaltung und Probleme der Technik unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen konkret beschrieben.
Fig. 16 ist eine Vertikalschnittansicht, welche ein Bei­ spiel einer herkömmlichen Beschaltungsstruktur einer inte­ grierten Halbleiterschaltung zeigt. In Fig. 16 ist eine vier-Schicht-Typ-Beschaltungsstruktur gezeigt, bei welcher eine erste Metallisierungsebene 305, im folgenden auch Schichtformbeschaltung genannt (eine Gateelektrode 303) aus einer Beschaltung aus einem Metallpolyzid mit großer Schmelztemperatur gebildet ist, eine zweite Schicht­ formbeschaltung 4 aus einer Beschaltung aus einem Metall mit großer Schmelztemperatur gebildet ist sowie eine dritte Schichtformbeschaltung 7 und eine vierte Schichtformbeschal­ tung 10 entsprechend aus einer Aluminiumbeschaltung gebildet sind.
Wie in Fig. 16 gezeigt, ist bei der herkömmlichen inte­ grierten Halbleiterschaltung auf einem Siliziumsubstrat 1 (Siliziumhalbleitersubstrat) ein Halbleiterelement 2 (ein Transistor 2) gebildet. Die Wolframpolyzidschicht (W-Poly­ zidschicht, WSi2/Poly-Si) darauf, welche die Gateelektrode 303 des Halbleiterelements 2 bildet, ist ein Teil der ersten Schichtformbeschaltung 305.
Ein aus SiO2 oder BPSG (Bor-Phosphor-Silikatglas) usw. be­ stehender unterer Isolierfilm 3 ist durch einen Abschei­ dungsprozeß auf dem Halbleiterelement 2 (Transistor 2) ge­ bildet, und ferner sind auf dem unteren Isolierfilm 3 Kon­ taktlöcher 306, 307 gebildet, welche zum Ausführen einer elektrischen Verbindung zwischen auf dem Siliziumsubstrat 1 gebildeten Störstellendiffusionsschichten 304 oder der ersten Schichtformbeschaltung 305 und arideren Beschaltungen verwendet werden.
Ferner ist auf dem unteren Isolierfilm 3 die aus Wolfram ge­ bildete zweite Schichtformbeschaltung 4 (Wolframbeschaltung) vorgesehen. Der Wolframfilm 4 (W-Film) wird im allgemeinen durch einen Abscheidungsprozeß mittels des CVD-Verfahrens gebildet und weist auch eine gute Fähigkeit zur Stufenab­ deckung auf, so daß die Kontaktlöcher 306, 307 mit Teilen des Wolframfilms 4 gefüllt sind, wie aus Fig. 16 ersicht­ lich.
Ferner ist auf der zweiten Schichtformbeschaltung 4 (Wolf­ rambeschaltung) ein ebener erster Zwischenschichtisolierfilm 5 gebildet, und dann ist in dem ersten Zwischenschicht­ isolierfilm 5 eine Mehrzahl von ersten Durchgangslöchern 313 zum Ausführen elektrischer Verbindungen zwischen der zweiten Schichtformbeschaltung 4 und anderen Beschaltungen gebildet. Wie aus Fig. 16 ersichtlich, sind außerdem die ersten Durchgangslöcher 313 mit Teilen des Wolframfilms gefüllt, so daß die Teile des Wolframfilms Steckkontakte 6 bilden.
Außerdem ist auf dem Film 5 die dritte Schichtformbeschal­ tung 7 (Aluminiumverdrahtung bzw. Aluminiumbeschaltung) ge­ bildet. Ähnlich sind auf der dritten Schichtformbeschaltung 7 (Aluminiumbeschaltung) ein zweiter Zwischenschichtisolierfilm 8, eine Mehrzahl von zweiten Durchgangslöchern 321, in welchen aus Wolfram ge­ bildete Steckkontakte 9 zum elektrischen Verbinden der drit­ ten Schichtformbeschaltung 7 mit anderen Beschaltungen ge­ bildet sind, die aus Aluminium gebildete vierte Schichtform­ beschaltung 10 (Aluminiumbeschaltung) und ein Schutzisolier­ film 11, der den vierten Schichtformfilm 10 bedeckt, gebil­ det.
Nachstehend wird ein herkömmliches Herstellungsverfahren der Beschaltungsstruktur der integrierten Halbleiterschaltung Schritt für Schritt unter Bezugnahme auf die Fig. 17-28 beschrieben.
Zunächst wird, wie in Fig. 17 gezeigt, auf der Oberfläche eines Siliziumsubstrats 1 ein Halbleiterelement 2 (Transi­ stor 2) gebildet. Das Halbleiterelement 2 (der Transistor 2) wird aus einem Elementabtrenn-Oxidfilm 301, einem Gateoxid­ film 302, der Gateelektrode 303 mit einer aus polykristalli­ nem Silizium 303a und Wolframsilizid 303b (WSi2) gebildeten Wolframpolyzidstruktur (W-Polyzidstruktur) und Störstellen­ diffusionsschichten 304 gebildet.
Ferner wird die die Gateelektrode 303 bildende Wolframpoly­ zidschicht (WSi2/Poly-Si) auch auf dem Elementabtrenn-Oxid­ film 301 gebildet und dann die Schicht als erste Schicht­ formbeschaltung 305 (305a, 305b) verwendet. Und auf dem Halbleiterelement 2 (Transistor 2) und der ersten Schicht­ formbeschaltung 305 werden durch einen Abscheidungsprozeß der untere Isolierfilm 3, der aus einem Siliziumoxidfilm (SiO2), einem BPSG-(Bor-Phosphor-Silikatglas-)Film, der ein Bor (B) oder Phosphor (P) enthaltender dotierter Silizium­ oxidfilm ist, gebildet ist, und so weiter gebildet. Danach werden, wie in Fig. 18 gezeigt, in vorbestimmten Teilen des unteren Isolierfilms 3 mittels einer Fotolitho­ graphietechnik (im folgenden auch als Fotograviertechnik be­ zeichnet) und einer Trockenätztechnik die Kontaktlöcher 306, 307 gebildet, um elektrische Kontakte zum Verbinden der auf dem Siliziumsubstrat 1 gebildeten Störstellendiffusions­ schichten 304 oder der ersten Schichtformbeschaltung 305 mit anderen Beschaltungen zu bilden.
Dann wird, wie in Fig. 19 gezeigt, ein Barrierenmetallfilm 308 durch einen Abscheidungsprozeß auf der ganzen Oberfläche des unteren Isolierfilms 3 gebildet. Das Barrierenmetall 308 wird im allgemeinen mittels Sputterätzens gebildet, und dann wird verlangt, daß das Barrierenmetall 308 die folgenden Eigenschaften aufweist.
  • a) Das Barrierenmetall 308 kann mit dem Siliziumsubstrat 1 (der Störstellendiffusionsschicht 304) mit einem kleinen Widerstand stabil in Kontakt sein.
  • b) Das Barrierenmetall 308 kann eine gute Haftfestigkeit an einem Wolframfilm 309 aufweisen, welcher durch einen Ab­ scheidungsprozeß darauf als Unterschicht gebildet wird. Im allgemeinen ist die Haftfestigkeit zwischen einem Wolfram­ film und einem Siliziumoxidfilm gering.
  • c) Das Barrierenmetall 308 kann verhindern, daß das Sili­ ziumsubstrat 1 (die Störstellendiffusionsschicht) eine Be­ schädigung erleidet, die durch Gas, wie beispielsweise WF6, verursacht wird, welches zur Zeit des Bildens des Wolfram­ films 309 mittels des CVD-Verfahrens verwendet wird.
Hierbei werden als derartiger Barrierenmetallfilm 308 ein aus Titan (Ti) und Titannitrid (TiN) gebildeter laminierter Film, ein Titan-Wolfram-Film (TiW) und so weiter weithin verwendet.
Nach dem Bilden des Barrierenmetallfilms 308 wird die inte­ grierte Halbleiterschaltung einer kurzen thermischen Be­ handlung von einigen zehn Sekunden bis einigen Minuten bei 600-800°C unterzogen, um einen stabilen Kontakt mit kleinem Widerstand zwischen dem Barrierenmetall 308 und dem Sili­ ziumsubstrat 1 (der Störstellendiffusionsschicht 304) oder der ersten Schichtformbeschaltung 305 zu erreichen. Dann wird zum Beispiel unter Verwendung von Gasen, wie beispiels­ weise von WF6, H2 und so weiter, der Wolframfilm 309 durch einen Abscheidungsprozeß auf der ganzen Oberfläche des Barrierenmetalls 308 unter der Bedingung einer Abscheide­ temperatur von 400-500°C mittels des CVD-Verfahrens gebil­ det.
Da in diesem Fall der Wolframfilm 309 mittels des CVD-Ver­ fahrens gebildet wird, kann der Wolframfilm 309 eine gute Stufenabdeckung besitzen, so daß die Kontaktlöcher 306, 307 vollständig mit Teilen des Wolframfilms 309 gefüllt sind, wie aus Fig. 19 ersichtlich.
Danach werden, wie in Fig. 20 gezeigt, der Barrierenmetall­ film 308 und der Wolframfilm 309, welche durch einen Ab­ scheidungsprozeß auf dem unteren Isolierfilm 3 gebildet sind, im allgemeinen einer Strukturierungsbehandlung unter Verwendung einer Fotolithografietechnik, im folgenden auch Fotograviertechnik genannt und einer Trockenätz­ technik unterzogen, so daß die zweite Schichtformbeschaltung 4 (Wolframbeschaltung) gebildet wird.
Dann wird, wie in Fig. 21 gezeigt, auf der zweiten Schicht­ formbeschaltung 4 (Wolframbeschaltung) der erste Zwischen­ schichtisolierfilm 5 gebildet. Der erste Zwischenschichtiso­ lierfilm 5 ist zum Beispiel ein derartiger Isolierfilm, wel­ cher aus einer Kombination aus einem durch einen Abscheidungsprozeß mittels des CVD-Verfahrens gebildeten Silizium­ oxidfilm 310, einem Isolierfilm aus einer anorganischen Schicht 311 und einem durch einen Abscheidungsprozeß mittels des CVD-Verfahrens gebildeten Siliziumoxidfilm 312 gebildet ist.
Der Siliziumoxidfilm 310 wird im allgemeinen durch einen Ab­ scheidungsprozeß mittels des CVD-Verfahrens unter Verwendung von Wärme oder Plasma bei einer Abscheidetemperatur von 300- 450°C in der Umgebung eines Silangas (SiH4) und Sauerstoff­ gas (O2) oder Distickstoffoxidgas (N2O) enthaltenden Gasge­ mischs gebildet. Außerdem kann ein derartiger Siliziumoxid­ film verwendet werden, welcher gebildet wird durch einen Abscheidungsprozeß unter Verwendung von Materialien vom Typ des organischen Silans, wie beispielsweise von TEOS (Tetra­ ethylorthosilikat) usw., welche eine gute Stufenabdeckung aufweisen.
Hierbei wird als zur Einebnung gebildeter Isolierfilm aus einer anorganischen Schicht 311 im allgemeinen ein der­ artiger Film verwendet, welcher Silanol (Si(OH)4) als Haupt­ bestandteil enthält. Ein Material, das Silanol als Hauptbe­ standteil enthält, wird durch einen Drehauftrageprozeß so auf den Siliziumoxidfilm 310 aufgetragen, daß eine Schicht gebildet wird, und dann wird die Schicht einer Heizbehand­ lung bei 400-450°C unterzogen, so daß sie damit in einen Siliziumoxidfilm umgewandelt wird, so daß die Oberfläche des mittels des CVD-Verfahrens gebildeten Siliziumoxidfilms 310 eingeebnet wird. Und dann wird der Siliziumoxidfilm 312 auf dem Isolierfilm aus einer anorganischen Schicht 311 durch einen Abscheidungsprozeß gebildet, welcher derselbe Prozeß wie der Prozeß zum Bilden des Siliziumoxidfilms 310 ist.
Anschließend werden, wie in Fig. 22 gezeigt, in vorbestimm­ ten Abschnitten des ersten Zwischenschicht-Isolierfilms 5 die ersten Durchgangslöcher 313 mittels einer Fotogravier­ technik und einer Trockenätztechnik gebildet, um es zu er­ möglichen, einen elektrischen Kontakt zwischen der zweiten Schichtformbeschaltung 4 (Wolframbeschaltung) und einer oberen Beschaltung, die danach gebildet werden wird, zu bilden.
Ferner wird, wie in Fig. 23 gezeigt, nach einem Reinigen des Bodens der ersten Durchgangslöcher 313 mittels einer Sputterätzbehandlung unter Verwendung von Argonionen (Ar+) auf der ganzen Oberfläche des ersten Zwischenschicht-Iso­ lierfilms 5 durch einen Abscheidungsprozeß ein Unterfilm 314 für die ersten Wolframsteckkontakte 6 gebildet, um eine sta­ bile Verbindung mit kleinem Widerstand zwischen der zweiten Schichtformbeschaltung 4 (Wolframbeschaltung) und einer oberen Beschaltung zu erreichen.
Der Unterfilm 314 für die ersten Wolframsteckkontakte 6 wird im allgemeinen mittels einer Abscheidung des Sputterver­ fahrens gebildet, bei welchem es erforderlich ist, daß die Wolframsteckkontakte 6 die folgenden Eigenschaften auf­ weisen.
  • a) Die Steckkontakte 6 können einen stabilen Kontakt mit kleinem Widerstand mit der unteren Beschaltung (in diesem Fall mit der zweiten Schichtformbeschaltung 4) bilden.
  • b) Der Unterfilm 314 kann eine gute Haftfestigkeit an dem durch einen Abscheidungsprozeß darauf zu bildenden Wolfram­ film 315 aufweisen. Die Haftfestigkeit zwischen einem Wolf­ ramfilm und einem Siliziumoxidfilm ist im allgemeinen ge­ ring.
Hierbei werden als vorstehend genannter Unterfilm 314 ein aus Titan (Ti) und Titannitrid (TiN) gebildeter laminierter Film, ein Titan-Wolfram-Film (TiW) und so weiter weithin verwendet. Danach wird ein Wolframfilm 315 durch einen Ab­ scheidungsprozeß mittels des CVD-Verfahrens auf der ganzen Oberfläche des Unterfilms 314 sowohl wie unter der Bedingung als auch wie beim Bilden der zweiten Schichtformbeschaltung 4 (Wolframbeschaltung) gebildet.
Danach wird, wie in Fig. 24 gezeigt, der Wolframfilm 315 einer Abätzbehandlung mittels einer Trockenätztechnik zum Beispiel unter Verwendung eines Gases, wie beispielsweise von SF6, unterzogen, so daß jene Teile des Wolframfilms 315, die in den ersten Durchgangslöchern 313 verblieben sind, die Wolframsteckkontakte 6 ergeben. Da zu dieser Zeit die Ätzbe­ dingung vorbestimmt worden ist, derart daß die Ätzrate des Titannitridfilms viel kleiner als diejenige des Wolframfilms ist (etwa 1/20-1/50), wirkt der Unterfilm 314 als Stopper gegen die Wolframabätzbehandlung.
Danach wird, wie in Fig. 25 gezeigt, ein Aluminium­ legierungsfilm 316 auf der ganzen Oberfläche der integrier­ ten Halbleiterschaltung mittels eines Herstellungsprozesses durch einen Abscheidungsprozeß mittels des Sputterverfahrens gebildet, und dann wird ein Antireflexionsfilm 317 auf dem Aluminiumlegierungsfilm 316 durch denselben Prozeß gebildet. Hierbei wird der Aluminiumlegierungsfilm 316 im allgemeinen aus einer Störstellenelemente wie Cu enthaltenden Aluminiumlegierung, zum Beispiel Al-Si-Cu oder Al-Cu, ge­ bildet, um die Zuverlässigkeit der Aluminiumlegierungsbe­ schaltung zu erhöhen. Andererseits wird der Antireflexions­ film 317 im allgemeinen aus Titannitrid gebildet, das ein kleines Reflexionsvermögen in einem Wellenlängengebiet, wie beispielsweise in demjenigen der i-Linie oder g-Linie zum Fotogravieren, aufweist, um die Fotograviergrenze der drit­ ten Schichtformbeschaltung 7 (der Aluminiumbeschaltung) zu vergrößern.
Und dann werden, wie in Fig. 26 gezeigt, der Unterfilm 314 der Wolframsteckkontakte 6, der Aluminiumlegierungsfilm 316 und der Antireflexionsfilm 317 einer Strukturierungsbehand­ lung mittels einer Fotograviertechnik und einer Trockenätz­ technik unterzogen, so daß die dritte Schichtformbeschaltung 7 (Aluminiumbeschaltung) gebildet wird.
Danach werden in derselben Weise der zweite Zwischenschicht­ isolierfilm 8, der aus einem durch einen Abscheidungsprozeß mittels des CVD-Verfahrens gebildeten Siliziumoxidfilm 318 gebildet wird, ein Isolierfilm aus einer anorganischen Schicht 319 und ein Siliziumoxidfilm 320, der durch einen Abscheidungsprozeß mittels des CVD-Verfahrens gebildet wird, gebildet.
Anschließend werden in vorbestimmten Teilen des zweiten Zwi­ schenschichtisolierfilms 8 mittels einer Fotograviertechnik und einer Trockenätztechnik die zweiten Durchgangslöcher 321 gebildet, um elektrische Kontakte zum Verbinden der dritten Schichtformbeschaltung 7 (der Aluminiumbeschaltung) mit einer anderen Beschaltung zu bilden.
Dann wird, wie in Fig. 27 gezeigt, durch einen Abschei­ dungsprozeß ein aus Titan (Ti) und Titannitrid (TiN) ge­ bildeter laminierter Film 322 gebildet, welcher ein Unter­ film der zweiten Wolframsteckkontakte 9 ist, und dann darauf durch einen Abscheidungsprozeß ein Wolframfilm gebildet, so daß der Wolframfilm über seiner ganzen Oberfläche einer Ab­ ätzbehandlung so unterzogen wird, daß die zweiten Wolfram­ steckkontakte 9 gebildet werden. Außerdem wird auf der Ober­ fläche des laminierten Films 322 durch einen Abscheidungs­ prozeß ein aus Al-Si-Cu oder Al-Cu gebildeter Aluminium­ legierungsfilm 323 gebildet, wobei ferner darauf durch einen Abscheidungsprozeß ein als Antireflexionsfilm wirkender Titannitridfilm 324 gebildet wird, wobei dann die vierte Aluminiumbeschaltung 10 mittels einer Strukturierungsbehand­ lung unter Verwendung einer Fotograviertechnik oder einer Trockenätztechnik gebildet wird, so daß die in Fig. 27 ge­ zeigte Beschaltungsstruktur erreicht wird.
Schließlich wird, wie in Fig. 28 gezeigt, auf der vierten Aluminiumbeschaltung 10 der Schutzisolierfilm 11 gebildet, welcher aus einem Siliziumnitridfilm, einem Siliziumoxid­ film, einem Siliziumoxidnitridfilm oder aus einer Kombina­ tion dieser besteht.
Gemäß dem vorstehend genannten herkömmlichen Verfahren zum Herstellen der Beschaltungsstruktur der integrierten Halb­ leiterschaltung ist jedoch ein derartiges Problem vorhanden, daß, wenn während der Prozeßzeit Bruchstücke oder Rückstände verursacht werden und die Bruchstücke oder Rückstände in der Beschaltungsstruktur zurückbleiben, diese einen Beschal­ tungsdefekt ergeben.
Bei dem Herstellungsprozeß zum Bilden der zweiten Schicht­ formbeschaltung 4 (Wolframbeschaltung) der Vier-Schicht-Typ- Beschaltungsstruktur, wie in Fig. 16 gezeigt, wird zum Bei­ spiel vorausgesetzt, daß an dem Barrierenmetall 308 ein Bruchstück 401 haftet und dann der Wolframfilm 309 über dem Bruchstück bei dem Schritt zum Bilden des Films 309 gebildet wird, wie in Fig. 29 gezeigt.
Dann wird, wie in Fig. 30 gezeigt, ein Fotoresistmuster 402 mittels einer Fotograviertechnik gebildet, und dann bleibt um das Bruchstück 401 herum ein Rückstand 404 aus Wolfram oder ein Rückstand 405 des Barrierenmetallfilms 308 unter der zweiten Schichtformbeschaltung 4 zurück, wenn das Foto­ resistmuster einer Strukturierungsbehandlung mittels einer Trockenätztechnik unterzogen wird. Andererseits haftet während des Trockenätzprozesses ein Wolfram enthaltendes Polymer 403 an der Seitenwandung der zweiten Schichtform­ beschaltung 4 (Wolframbeschaltung) oder des Fotoresists 402.
Und dann bleibt, wie in Fig. 31 gezeigt, auf der Beschal­ tung ein Polymer 406 zurück, das während des Fotoresist-Ent­ fernungsprozesses nicht vollständig entfernt worden ist, oder verbleiben um das Bruchstück 401 herum zwischen der Be­ schaltung Rückstände 404, 405 aus Wolfram oder Barrieren­ metall zurück. Somit ist ein derartiges Problem vorhanden, daß das Polymer oder der Rückstand oft einen Kurzschluß zwi­ schen den Beschaltungen verursachen oder einen auf ihnen ge­ bildeten Beschaltungsdefekt ergeben.
Ferner wird als anderes Beispiel bei dem Herstellungsprozeß zum Bilden der Steckkontakte 6 der Vier-Schicht-Typ-Beschal­ tungsstruktur, wie in Fig. 16 gezeigt, vorausgesetzt, daß auf dem Unterfilm 314 ein Bruchstück 407 haftet und daß dann der Wolframfilm 315 durch einen Abscheidungsprozeß auf dem Bruchstück gebildet wird, wie in Fig. 32 gezeigt.
In diesem Fall bleibt, wie in Fig. 33 gezeigt, um das Bruchstück 407 herum ein Wolframfilm 408 zurück, wenn die ganze Oberfläche des Wolframfilms 315 (siehe Fig. 32) einer Abätzbehandlung unterzogen wird. Ferner kann den Umständen entsprechend lediglich ein durch den Abätzprozeß verursach­ ter Abätzrückstand 409 aus Wolfram zurückbleiben. Dann wird die dritte Schichtformbeschaltung 7 (Aluminiumbeschaltung) mittels einer Fotograviertechnik oder einer Trockenätz­ technik gebildet, nachdem der Aluminiumlegierungsfilm 315 und der Antireflexionsfilm 316 durch einen Abscheidungs­ prozeß auf den Bruchstücken 407 oder den Rückständen 408, 409 gebildet sind, und dann ist ein derartiges Problem vor­ handen, daß in der Nähe des Bruchstücks 407 oder des Abätz­ rückstandes 409 zu der Zeit ein Kurzschluß vorkommt.
Dementsprechend sind viele Arten von Verfahren zum Entfernen von vorstehend genannten Bruchstücken oder Rückständen ge­ prüft worden. Zum Beispiel ist in dem Bericht mit dem Titel "Multiobjective Washing Method by means of H2SO4/H2O2/HF Solution", verfaßt von Ohnishi et al., veröffentlicht im Monatsmagazin "Semiconductor World", S. 26-28, herausgegeben im November 1993, ein Waschverfahren zum Waschen eines Sili­ ziumsubstrats unter Verwendung von eine starke Säure oder eine starke Base enthaltenden Chemikalien offenbart worden. Doch gemäß einem derartigen herkömmlichen Waschverfahren, das eine große Fähigkeit zum Waschen aufweist, ist ein der­ artiges Problem vorhanden, daß die Beschaltungen selbst durch die eine starke Säure oder eine starke Base enthal­ tenden Chemikalien sehr stark geätzt werden, so daß sie so­ mit eine Beschädigung erleiden. Daher ist das herkömmliche Waschverfahren als Verfahren zum Waschen der vorstehend genannten Beschaltungsstruktur während eines Beschaltungsbil­ dungsprozesses nicht geeignet.
Daher ist als Waschverfahren zum Waschen einer derartigen Beschaltungsstruktur während eines Beschaltungsbildungs­ prozesses ein physikalisches Waschverfahren im allgemeinen verwendet worden, bei welchem irgendwelche Chemikalien nicht verwendet werden und nur reines Wasser verwendet wird. Eines von derartigen herkömmlichen Waschverfahren ist in dem Be­ richt mit dem Titel "The Equipment Washing Apparatus", ver­ faßt von Hirai, veröffenlicht im Monatsmagazin "Semiconduc­ tor World", S. 138-142, herausgegeben im August 1993, offen­ bart worden.
Wie in dem Bericht offenbart, sind als reines Wasser verwen­ dende physikalische Waschverfahren die folgenden Verfahren herkömmlicherweise bekannt gewesen.
  • a) Bürstenwaschen: Dies ist ein derartiges Waschverfahren, bei welchem eine Bürste vom Zylindertyp oder vom Scheibentyp gegen eine Oberfläche eines Wafers gestoßen wird und dann die Bürste und das Wafer beide gedreht werden, so daß das Wafer gewaschen wird.
  • b) Hochdruckstrahlwaschen: Dies ist ein derartiges Wasch­ verfahren, bei welchem Wasser, das nur reines CO2 zum Ver­ hindern des Vorkommens statischer Elektrizität enthält, mit hohem Druck gegen ein Wafer geblasen wird, so daß das Wafer gewaschen wird.
  • c) Ultraschallwellenwaschen: Dies ist ein derartiges Wasch­ verfahren, bei welchem eine Ultraschallwelle mit einer Frequenz von etwa 1 MHz an eine Düse für reines Wasser ge­ legt wird, so daß die Schwingung dem reinen Wasser hinzu­ gefügt wird, und dann das reine Wasser auf ein Wafer ge­ blasen wird.
  • d) Spülen mit reinem Wasser: Dies ist ein derartiges Ver­ fahren, bei welchem ein Wafer nur mittels darauf geblasenen reinen Wassers gewaschen wird.
Hierbei wird jeder dieser Waschprozesse im allgemeinen mit­ tels einer Vorrichtung ausgeführt, die "Drehschrubber" ge­ nannt wird, in welcher das Wafer eines nach dem anderen einer Drehbehandlung unterzogen wird.
Doch bei jedem der vorstehend genannten herkömmlichen physikalischen Waschverfahren ist die Waschfähigkeit im Vergleich zu dem herkömmlichen chemischen Waschverfahren unter Verwendung von Chemikalien schlecht. Folglich kann gemäß jedem der herkömmlichen physikalischen Waschverfahren für in einem Film teilweise vergrabene Bruchstücke oder an dem Film stark haftende Bruchstücke oder Rückstände eine ausreichende Waschwirkung nicht erreicht werden, obgleich sich auf einer Oberfläche der integrierten Halbleiterschal­ tung befindende Bruchstücke oder Rückstände entfernt werden können. Der Grund dafür ist derart, daß es, obwohl es zum Erreichen einer großen Waschwirkung notwendig ist, den Unterfilm leicht zu ätzen, für ein physikalisches Waschen unter Verwendung reinen Wassers theoretisch unmöglich ist, so zu ätzen.
Wie vorstehend genannt, ist es bei dem Verfahren zum Her­ stellen der Beschaltungsstruktur der in Fig. 16 gezeigten integrierten Halbleiterschaltung zum Beispiel notwendig, ein neues Waschverfahren zu erreichen, welches Bruchstücke oder Rückstände ohne das Verursachen eines sehr starken Ätzens oder eine Beschädigung der Beschaltungsstruktur wegwaschen (entfernen) kann, um Beschaltungsdefekte zu verhindern, wel­ che durch die während des Beschaltungsstrukturbildungspro­ zesses gebildeten Bruchstücke oder Rückstände verursacht werden.
Doch gemäß einem eine Säurelösung oder eine Laugenlösung verwendenden Waschverfahren kommt eine durch das elektrische Kontaktpotential eines PN-Übergangs des Teils verursachte galvanische Wirkung oder eine durch den elektrischen Kon­ taktpotentialunterschied zwischen verschiedenen Metallen, zum Beispiel zwischen einer Wolframschicht und einer Barrierenmetallschicht, verursachte galvanische Wirkung vor, da die Beschaltungsmuster oder die Steckkontakte, die aus einem Metall mit großer Schmelztemperatur, wie beispiels­ weise aus Wolfram usw., gebildet sind, im allgemeinen mit einer Störstellendiffusionsschicht elektrisch verbunden sind, so daß eine sehr starke Ätzung oder eine Beschädigung der Beschaltungsstruktur unvermeidlich ist.
Die JP 63-9126 (A) offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer integrierten Halbleiterschaltung, bei der sich Halbleiterelemen­ te und eine die Halbleiterelemente untereinander verbindende Verbindungsstruktur auf einem Halbleitersubstrat befinden, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
einen Schritt zum aufeinanderfolgenden Bilden einer Reihe von Verbindungselementen, von denen jedes die Verbindungsstruktur bildet, und
einen Schritt zum Waschen der sich im Herstellungsprozeß befin­ denden integrierten Halbleiterschaltung mittels einer Cholin und Wasserstoffperoxid enthaltenden wässrigen Lösung während des Schrittes zum Bilden der Verbindungselemente.
Die US 5 100 476 offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer integrierten Halbleiterschaltung, bei der sich Halbleiterelemen­ te und eine die Halbleiterelemente untereinander verbindende Verbindungsstruktur auf einem Halbleitersubstrat befinden, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
einen Schritt zum aufeinanderfolgenden Bilden einer Reihe von Verbindungselementen, von denen jedes die Verbindungsstruktur bildet, und
einen Schritt zum Waschen der sich im Herstellungsprozeß befin­ denden integrierten Halbleiterschaltung mittels einer sauren oder basischen Lösung während des Schrittes zum Bilden der Ver­ bindungselemente.
Die EP 0 469 214 A1 offenbart die Verwendung einer Wasserstoff­ peroxid enthaltenden sauren, wässrigen Lösung zum Waschen bei der Herstellung einer integrierten Halbleiterschaltung.
Die JP 6-45296 (A) offenbart ein Reinigungsverfahren bei der Herstellung einer Halbleiterschaltung, bei dem eine Mischung aus unter anderem einer organischen Säure und Wasserstoffperoxid verwendet wird.
Aus der JP 6-116756 (A) ist es bekannt, Kupfer und Kupferlegierungen einer Oberflächenbehandlung oder einem Ätzen zu unterziehen, wobei eine wäßrige Lösung mit einem komplexbildenden Agens, einem oxidie­ renden Agens und Ammoniumsalz verwendet wird und wobei der pH-Wert der wäßrigen Lösung auf 5 bis 8 eingestellt wird.
Aus der JP 3-131025 (A) ist es bekannt, einen CdTe-Wafer mittels einer Polierflüssigkeit zu polieren, die aus einer wäßrigen Lösung mit ei­ nem pH-Wert zwischen 8 und 10 besteht.
Ferner ist aus der älteren Anmeldung, die als DE 195 25 521 A1 nach­ veröffentlicht ist, ein Verfahren zum Reinigen von Halbleiterwafern bekannt, wobei sich auf dem Halbleiterwafer Halbleiterelemente und eine die Halbleiterelemente untereinander verbindende Verbindungs­ struktur auf einem Halbleitersubstrat befinden, mit einem Schritt des Waschens, der sich im Herstellungsprozess befindenden integrier­ ten Halbleiterschaltung, wobei der pH-Wert der Reinigungslösung auf ca. 6,5 bis 14 eingestellt werden kann.
Es ist Auf­ gabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer inte­ grierten Halbleiterschaltung anzugeben, das ohne das Verursachen eines sehr starken Ätzens oder einer Beschädigung einer Verbin­ dungs- bzw. Beschaltungsstruktur während eines Prozesses zum Bilden einer Verbindungs- bzw. Beschaltungsstruktur der inte­ grierten Halbleiterschaltung Bruchstücke oder Rückstände wirksam entfernen kann, und weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 oder eine Vorrichtung nach Anspruch 10.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
Um das vorstehend genannte Ziel zu erreichen wird bei einer Waschbehandlung für eine aus einem Metall mit großer Schmelztem­ peratur, einem Metallsilizid mit großer Schmelztemperatur, einer Metallverbindung mit großer Schmelztemperatur und/oder so weiter gebildeten Beschaltungsstruktur eine ein Oxidationsmittel ent­ haltende neutrale Lösung mit einem pH-Wert von 6 bis 8, zum Bei­ spiel eine wässrige Lösung des Oxidationsmittels usw., als Waschflüssigkeit verwendet. Vorzugsweise wird eine neutrale Lö­ sung verwendet, welche ein Peroxid, wie beispielsweise Wasser­ stoffperoxid oder Ozon, als Oxidationsmittel enthält. Da eine derartige neutrale Lösung neutral ist, weist sie ein derartiges Merkmal auf, daß sie einen bemerkenswerten Einfluß der vorste­ hend genannten galvanischen Wirkungen nicht zuläßt.
Ferner wird herkömmlicherweise gemeint, daß eine derartige ein Oxidationsmittel enthaltende neutrale Lösung ein Metall mit großer Schmelztemperatur usw. innerhalb eines verhält­ nismäßig niedrigen oder normalen Temperaturgebiets von etwa 20 bis 40°C kaum ätzt. Doch gemäß dem durch ein detaillier­ tes Experiment der vorliegenden Erfinder erhaltenen. Ergebnis ist nachgewiesen, daß die Ätzrate eines größen Beschaltungs­ musters mit einer Breite oder einem Durchmesser von mehr als einigen Millimetern in der Draufsicht sicher klein ist, aber die Ätzrate eines durch ein sehr kleines Bruchstück mit einer Breite oder einem Durchmesser im Bereich von einem halben Mikrometer in der Draufsicht verursachten Rückstandes beträchtlich größer ist (mehr als einhundertmal so groß wie die Ätzrate des großen Beschaltungsmusters).
Schließlich hängt die Ätzrate von der Größe eines zu ätzen­ den Materials bemerkenswert ab, so daß ein Beschaltungs­ muster mit einem relativ großen Oberflächen-Flächeninhalt kaum geätzt wird (geringere Beschädigung), wobei anderer­ seits die Ätzrate eines Bruchstückes oder eines Rückstandes mit einem sehr kleinen Oberflächen-Flächeninhalt groß ist.
Zum Beispiel ist in Fig. 1 ein Beispiel einer Flächenin­ haltsabhängigkeit der Ätzrate eines Wolframfilms in einer wäßrigen Lösung von Wasserstoffperoxid bei Normaltemperatur gezeigt.
Daher wird es durch vorzugsweises Verwenden einer derartigen Ätzcharakteristik möglich, daß nur ein sehr kleines Bruch­ stück oder ein sehr kleiner Rückstand selektiv entfernt wird, wobei andererseits ein Beschaltungsmuster oder ein Steckkontakt, welche aus einem Metall mit großer Schmelz­ temperatur, wie beispielsweise aus Wolfram, gebildet sind, kaum eine Beschädigung erleidet.
Ferner haben die Erfinder die Tatsache herausgefunden, daß, wenn der vorstehend genannte chemische Waschprozeß unter Verwendung einer Oxidationsmittel enthaltenden neutralen Lösung mit einem physika­ lischen Waschprozeß unter Verwendung von Bürsten, eines Hochdruckstrahls, einer Ultraschallwelle, von feinen Wasser­ teilchen oder feinen Eisteilchen kombiniert wird, die Wasch- (Entfern-)Wirkung gegen die Bruchstücke oder die Rückstände weiter vergrößert wird durch eine Wechselwirkung oder eine Zusatzwirkung der beiden.
Das Verfahren umfaßt ferner einen Schritt zum Bilden von Be­ schaltungsmustern, von denen jedes unter eines der Be­ schaltungselemente fällt, bei welchem der Waschschritt im Anschluß an den Beschaltungsmusterbildungsschritt ausgeführt wird.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfaßt das Oxidations­ mittel bevorzugt ein Peroxid, insbesondere Wasserstoffpero­ xid oder Ozon. Die Vorrichtung umfaßt ferner eine Tempera­ turregeleinrichtung zum Aufrechterhalten der Temperatur der neutralen Lösung innerhalb eines Bereichs von 20 bis 40°C.
Es werden die folgenden bemerkenswerten Wirkungen und Effek­ te erreicht.
Wenn nämlich während eines Prozesses zum Bilden von aus einem Metall mit großer Schmelztemperatur, einem Metall­ silizid mit großer Schmelztemperatur und/oder einer Metall­ verbindung mit großer Schmelztemperatur gebildeten Beschal­ tungsmustern oder Steckkontakten Bruchstücke oder Rückstände gebildet werden, dann werden die Bruchstücke oder die Rück­ stände selektiv und wirksam weggewaschen (entfernt), ohne daß ein sehr starkes Ätzen oder eine Beschädigung der Be­ schaltungsmuster oder der Steckkontakte verursacht wird. Da­ her wird das Vorkommen von Beschaltungsdefekten verringert, werden das Qualitätsniveau der Beschaltungsstruktur und folglich das Qualitätsniveau der integrierten Halbleiter­ schaltung erhöht und wird die Ausnutzung der Beschaltungsmaterialien erhöht, so daß das Leistungsvermögen der inte­ grierten Halbleiterschaltung vergrößert wird.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird konkret die sich im Herstellungsprozeß befindende inte­ grierte Halbleiterschaltung mittels der ein Oxidationsmittel enthaltenden neutralen Lösung während einer Reihe von Be­ schaltungselementbildungsoperationen, bei denen jedes der Beschaltungselemente aufeinanderfolgend gebildet wird, ge­ waschen. Dann beim Waschen tritt eine derartige Erscheinung auf, daß die Ätzrate der eine relativ große Angriffsfläche gegen die neutrale Lösung aufweisenden Beschaltungselemente, kleiner wird, wobei andererseits die Ätzrate der eine rela­ tiv kleine Angriffsfläche gegen die neutrale Lösung aufwei­ senden Bruchstücke oder Rückstände größer wird (nachstehend wird die vorstehend genannte Erscheinung als "angriffs­ flächenabhängige Erscheinung" bezeichnet werden). Folglich werden bei dem Waschprozeß während der Beschaltungselement­ bildungsoperation die Beschaltungselemente, wie beispiels­ weise Beschaltungsmuster, Steckkontakte und so weiter, kaum geätzt, wobei andererseits die Bruchstücke oder die Rück­ stände so stark geätzt werden, daß sie somit entfernt wer­ den.
Daher wird das vorkommen von Beschaltungsdefekten in der integrierten Halbleiterschaltung verringert, so daß das Qualitätsniveau der integrierten Halbleiterschaltung erhöht wird. Außerdem wird die Ausnutzung der Halbleitermaterialien erhöht, so daß das Leistungsvermögen der integrierten Halb­ leiterschaltung vergrößert wird.
Ferner umfaßt das Oxidationsmittel ein Peroxid, wobei dann das Peroxid eine besonders bemerkenswerte angriffsflächenab­ hängige Erscheinung verursacht, so daß die Wirkung zum Ent­ fernen von Bruchstücken oder Rückständen vergrößert wird, was das Vorkommen eines sehr starken Ätzens oder eine Be­ schädigung des Beschaltungselements verhindert. Daher werden das Qualitätsniveau und das Leistungsvermögen der integrier­ ten Halbleiterschaltung sehr erhöht.
Ferner um­ faßt das Peroxid Wasserstoffperoxid, und dann verursacht das wasserstoffperoxid eine bemerkenswertere angriffsflächenab­ hängige Erscheinung, wobei folglich die Wirkung zum Ent­ fernen von Bruchstücken oder Rückständen sehr stark be­ schleunigt wird, ohne daß ein sehr starkes Ätzen oder eine Beschädigung des Beschaltungselements verursacht wird. Daher werden das Qualitätsniveau und das Leistungsvermögen der integrierten Halbleiterschaltung sehr stark erhöht.
Ferner um­ faßt das Peroxid Ozon, und dann verursacht das Ozon eine be­ merkenswertere angriffsflächenabhängige Erscheinung, wobei folglich die Wirkung zum Entfernen von Bruchstücken oder Rückständen sehr stark beschleunigt wird, ohne daß ein sehr starkes Ätzen oder eine Beschädigung des Beschaltungs­ elements verursacht wird. Daher werden das Qualitätsniveau und das Leistungsvermögen der integrierten Halbleiterschal­ tung sehr stark erhöht.
Ferner wird die Temperatur der neutralen Lösung innerhalb eines Bereichs von 20 bis 40°C aufrecht­ erhalten, und dann wird im allgemeinen die Ätzwirkung der neutralen Lösung vergrößert, wenn die Temperatur hoch ist, wobei daher durch das Aufrechterhalten der Temperatur inner­ halb des Bereichs ein sehr starkes Ätzen des Beschaltungsmusters sicher verhindert wird. Daher wird das Leistungsver­ mögen der integrierten Halbleiterschaltung sehr stark ver­ größert.
Da ferner der Waschprozeß im Anschluß an den Steckkontaktbildungsprozeß ausgeführt wird, werden an der sich im Herstellungsprozeß befindenden integrierten Halbleiterschaltung während des Steckkontaktbildungspro­ zesses haftende Bruchstücke und Rückstände entfernt. Daher werden das Qualitätsniveau und das Leistungsvermögen der integrierten Halbleiterschaltung sehr stark erhöht.
Da ferner der Waschprozeß im Anschluß an den Beschaltungsmusterbil­ dungsprozeß ausgeführt wird, werden an der sich im Herstel­ lungsprozeß befindenden integrierten Halbleiterschaltung während des Beschaltungsmusterbildungsprozesses haftende Bruchstücke und Rückstände entfernt. Daher werden das Qualitätsniveau und das Leistungsvermögen der integrierten Halbleiterschaltung sehr stark erhöht.
Ferner sind die Steckkontakte oder die Beschaltungsmuster aus einem Metall mit großer Schmelztemperatur, einem Metall­ silizid mit großer Schmelztemperatur oder einer Metallver­ bindung mit großer Schmelztemperatur gebildet, und dann ver­ ursacht jedes der Materialien mit großer Schmelztemperatur eine besonders bemerkenswerte angriffsflächenabhängige Er­ scheinung, wobei folglich die Wirkung zum Entfernen von Bruchstücken oder Rückständen sehr stark beschleunigt wird, ohne daß ein sehr starkes Ätzen oder eine Beschädigung des Steckkontakts oder des Beschaltungsmusters verursacht wird. Daher werden das Qualitätsniveau und das Leistungsvermögen der integrierten Halbleiterschaltung sehr stark erhöht.
Da ferner der physikalische Waschprozeß mit einer zusätzlichen Reinigungswirkung zusammen mit dem chemischen Waschprozeß unter Verwendung der neutralen Lösung ausgeführt wird, wird die Wirkung zum Entfernen von Bruch­ stücken oder Rückständen sehr stark vergrößert. Daher werden das Qualitätsniveau und das Leistungsvermögen der integrier­ ten Halbleiterschaltung sehr stark erhöht.
Da fer­ ner wenigstens eine einer Waschbehandlung mit Bürsten, einer Waschbehandlung mit einer Ultraschallwelle und einer Wasch­ behandlung mit feinen Teilchen aus Eis oder Wasser, von denen jede eine starke physikalische Reinigungswirkung hat, zusammen mit dem Waschen unter Verwendung der neutralen Lösung verwendet wird, wird die Wirkung zum Entfernen der Bruchstücke oder der Rückstände sehr stark vergrößert. Daher werden das Qualitätsniveau und das Leistungsvermögen der integrierten Halbleiterschaltung sehr stark erhöht.
Es wird ferner die ein Oxidationsmittel enthaltende neutrale Lösung auf den durch die drehbare Halteeinrichtung gedrehten Halbleiter zugeführt, so daß die integrierte Halbleiterschaltung durch die neutrale Lösung gewaschen wird. Bei dem Waschen tritt eine derartige angriffsflächenabhängige Erscheinung auf, daß die Ätzrate der Beschaltungsstruktur mit einer relativ großen Angriffsfläche gegen die neutrale Lösung kleiner wird, wobei andererseits die Ätzrate von Bruchstücken oder Rückständen mit einer relativ kleinen Angriffsfläche gegen die neutrale Lösung größer wird, daher werden die Beschal­ tungselemente, wie beispielsweise Steckkontakte oder Be­ schaltungsmuster, kaum geätzt, aber die Bruchstücke oder die Rückstände so geätzt, daß sie somit entfernt werden. Da da­ her das Vorkommen von Beschaltungsdefekten der integrierten Halbleiterschaltung verringert wird, wird das Qualitäts­ niveau der integrierten Halbleiterschaltung erhöht und die Ausnutzung der Halbleitermaterialien vergrößert, so daß das Leistungsvermögen der integrierten Halbleiterschaltung ver­ größert wird.
Es wird ferner die die ein Oxidationsmittel enthaltende neutrale Lösung auf den durch die drehbare Halteeinrichtung gedrehten Halbleiter zu­ geführt und dann die integrierte Halbleiterschaltung durch die neutrale Lösung gewaschen und durch die Bürsten auch physikalisch gewaschen. Bei dem Waschen tritt eine angriffs­ flächenabhängige Erscheinung auf, daher werden die Beschal­ tungselemente, wie beispielsweise Steckkontakte oder Be­ schaltungsmuster, kaum geätzt, aber die Bruchstücke oder die Rückstände so geätzt, daß sie somit entfernt werden. Ferner wird der Betrieb zum Entfernen der Bruchstücke oder der Rückstände durch das physikalische Waschen unter Verwendung der Bürsten beschleunigt. Da daher das Vorkommen von Be­ schaltungsdefekten der integrierten Halbleiterschaltung ver­ ringert wird, wird das Qualitätsniveau der integrierten Halbleiterschaltung erhöht und die Ausnutzung der Halblei­ termaterialien vergrößert, so daß das Leistungsvermögen der integrierten Halbleiterschaltung vergrößert wird.
Es wird ferner die die ein Oxidationsmittel enthaltende neutrale Lösung mit hohem Druck auf den durch die drehbare Halteeinrichtung ge­ drehten Halbleiter geblasen und dann die integrierte Halb­ leiterschaltung durch die neutrale Lösung gewaschen. Bei dem waschen tritt eine angriffsflächenabhängige Erscheinung auf, daher werden die Beschaltungselemente, wie beispielsweise Steckkontakte oder Beschaltungsmuster, kaum geätzt, aber die Bruchstücke oder die Rückstände so geätzt, daß sie somit entfernt werden. Da daher das Vorkommen von Beschaltungs­ defekten der integrierten Halbleiterschaltung verringert wird, wird das Qualitätsniveau der integrierten Halbleiter­ schaltung erhöht und die Ausnutzung der Halbleiter­ materialien vergrößert, so daß das Leistungsvermögen der integrierten Halbleiterschaltung vergrößert wird.
Ferner wird die ein Oxidationsmittel enthaltende neutrale Lösung unter der Bedingung, daß ihr eine Ultraschallwelle hinzugefügt ist, auf den durch die drehbare Halteeinrichtung gedrehten Halbleiter zugeführt und dann die integrierte Halbleiter­ schaltung durch die neutrale Lösung gewaschen und auch durch die Bürsten physikalisch gewaschen. Bei dem Waschen tritt eine angriffsflächenabhängige Erscheinung auf, daher werden die Beschaltungselemente, wie beispielsweise Steckkontakte oder Beschaltungsmuster, kaum geätzt, aber die Bruchstücke oder die Rückstände so geätzt, daß sie somit entfernt wer­ den. Ferner wird die Wirkung zum Entfernen der Bruchstücke oder der Rückstände vergrößert, da die Ultraschallwelle die neutrale Lösung in Schwingung versetzt. Da daher das Vor­ kommen von Beschaltungsdefekten der integrierten Halbleiter­ schaltung verringert wird, wird das Qualitätsniveau der integrierten Halbleiterschaltung erhöht und die Ausnutzung der Halbleitermaterialien vergrößert, so daß das Leistungs­ vermögen der integrierten Halbleiterschaltung vergrößert wird.
Ferner wird die ein Oxidationsmittel enthaltende neutrale Lösung auf den durch die drehbare Halteeinrichtung gedrehten Halbleiter zu­ geführt und wird dann die integrierte Halbleiterschaltung durch die neutrale Lösung gewaschen und auch durch Darauf­ blasen feiner Wasserteilchen oder feiner Eisteilchen physi­ kalisch gewaschen. Bei dem Waschen tritt eine angriffs­ flächenabhängige Erscheinung auf, daher werden die Beschal­ tungselemente, wie beispielsweise Steckkontakte oder Beschaltungsmuster, kaum geätzt, aber die Bruchstücke oder die Rückstände so geätzt, daß sie somit entfernt werden. Ferner wird die Wirkung zum Entfernen der Bruchstücke oder der Rückstände durch das physikalische Waschen mit dem Verblasen feiner Wasserteilchen oder feiner Eisteilchen beschleunigt. Da daher das Vorkommen von Beschaltungsdefekten der inte­ grierten Halbleiterschaltung verringert wird, wird das Qualitätsniveau der integrierten Halbleiterschaltung erhöht und die Ausnutzung der Halbleitermaterialien vergrößert, so daß das Leistungsvermögen der integrierten Halbleiterschal­ tung vergrößert wird.
Da ferner die Einrichtung zum Zuführen einer neutralen Lösung längs der Oberfläche der integrierten Halbleiterschaltung hin- und herbewegt wird, wird die neutrale Lösung über der Oberfläche der integrier­ ten Halbleiterschaltung gleichmäßig zugeführt, so daß die Waschfähigkeit erhöht wird. Daher werden das Qualitätsniveau und das Leistungsvermögen der integrierten Halbleiterschal­ tung sehr stark erhöht.
Da ferner reines Wasser auf die integrierte Halbleiterschaltung zugeführt wird, wird die neutrale Lösung durch das reine Wasser abgespült und werden nur auf der Oberfläche der integrierten Halbleiterschaltung festgesetzte Bruchstücke oder Rückstände weggespült. Daher werden das Qualitätsniveau und das Leistungsvermögen der integrierten Halbleiterschaltung sehr stark erhöht.
Ferner wird die Temperatur der neutralen Lösung innerhalb eines Bereichs von 20 bis 40°C aufrechterhalten, und dann wird im allgemeinen die Ätzwirkung der neutralen Lösung vergrößert, wenn die Tempe­ ratur hoch ist, wobei daher durch das Aufrechterhalten der Temperatur innerhalb des Bereichs ein sehr starkes Ätzen der Beschaltungsmuster sicher verhindert wird. Daher wird die Ausnutzung der Halbleitermaterialien vergrößert und dann das Leistungsvermögen der integrierten Halbleiterschaltung sehr stark vergrößert.
Es folgt die Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind. Von den Figuren zei­ gen:
Fig. 1 eine graphische Darstellung, welche die Be­ ziehung zwischen der Größe zu ätzender Materialien und der wirksamen Ätzrate der Materialien zur Zeit des Ausführens des Waschens einer sich im Herstellungsprozeß befindenden integrierten Halbleiterschaltung mittels einer ein Oxidationsmittel enthal­ tenden neutralen Lösung gemäß der vorliegen­ den Erfindung darstellt;
Fig. 2 eine erläuternde Vertikalschnittansicht einer integrierten Halbleiterschaltung, nachdem bei dem Schritt zum Bilden einer zweiten Schicht­ formbeschaltung der integrierten Halbleiter­ schaltung ein Fotoresistmuster gebildet ist;
Fig. 3 eine erläuternde Vertikalschnittansicht einer integrierten Halbleiterschaltung, nachdem mittels Trockenätzens bei dem Schritt zum Bilden einer zweiten Schichtformbeschaltung der integrierten Halbleiterschaltung ein Strukturieren ausgeführt ist;
Fig. 4 eine erläuternde Vertikalschnittansicht einer integrierten Halbleiterschaltung, nachdem bei dem Schritt zum Bilden einer zweiten Schicht­ formbeschaltung der integrierten Halbleiter­ schaltung ein Fotoresistmuster entfernt ist;
Fig. 5 eine erläuternde Vertikalschnittansicht einer integrierten Halbleiterschaltung, nachdem eine Waschbehandlung unter Verwendung einer ein Oxidationsmittel enthaltenden neutralen Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung aus­ geführt ist, nachdem der Schritt zum Bilden einer zweiten Schichtformbeschaltung der integrierten Halbleiterschaltung abge­ schlossen wurde;
Fig. 6 eine schematische Vertikalansicht einer Vor­ richtung zum Herstellen einer integrierten Halbleiterschaltung gemäß der ersten Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 eine schematische Vertikalansicht einer Vor­ richtung zum Herstellen einer integrierten Halbleiterschaltung gemäß der zweiten Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 eine schematische Vertikalansicht einer Vor­ richtung zum Herstellen einer integrierten Halbleiterschaltung gemäß der dritten Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 eine schematische Vertikalansicht einer Vor­ richtung zum Herstellen einer integrierten Halbleiterschaltung gemäß der vierten Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 eine schematische Vertikalansicht einer Vor­ richtung zum Herstellen einer integrierten Halbleiterschaltung gemäß der fünften Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 11 eine schematische Vertikalansicht einer Vor­ richtung zum Herstellen einer integrierten Halbleiterschaltung gemäß der sechsten Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 12 eine erläuternde Vertikalschnittansicht einer integrierten Halbleiterschaltung, nachdem bei dem Schritt zum Bilden von Steckkontakten der integrierten Halbleiterschaltung ein Wolfram­ film gebildet ist;
Fig. 13 eine erläuternde Vertikalschnittansicht einer integrierten Halbleiterschaltung, nachdem bei dem Schritt zum Bilden von Steckkontakten der integrierten Halbleiterschaltung ein Wolfram­ film abgeätzt ist;
Fig. 14 eine erläuternde Vertikalschnittansicht einer integrierten Halbleiterschaltung, nachdem eine Waschbehandlung unter Verwendung einer ein Oxidationsmittel enthaltenden neutralen Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung aus­ geführt ist, nach dem Schritt zum Bilden von Steckkontakten der integrierten Halblei­ terschaltung;
Fig. 15 eine erläuternde Vertikalschnittansicht einer integrierten Halbleiterschaltung in dem Zu­ stand, in dem eine dritte Schichtformbeschal­ tung gebildet worden ist, bei dem Schritt zum Bilden der dritten Schichtformbeschaltung der integrierten Halbleiterschaltung;
Fig. 16 eine erläuternde Vertikalschnittansicht einer herkömmlichen integrierten Halbleiterschal­ tung mit einer Vier-Schicht-Typ-Beschaltungs­ struktur;
Fig. 17 eine erläuternde Vertikalschnittansicht einer herkömmlichen integrierten Halbleiterschal­ tung, nachdem bei dem Schritt zum Bilden einer zweiten Schichtformbeschaltung der integrierten Halbleiterschaltung ein unterer Isolierfilm gebildet ist;
Fig. 18 eine erläuternde Vertikalschnittansicht einer herkömmlichen integrierten Halbleiterschal­ tung, nachdem bei dem Schritt zum Bilden einer zweiten Schichtformbeschaltung der integrierten Halbleiterschaltung Kontakt­ löcher gebildet sind;
Fig. 19 eine erläuternde Vertikalschnittansicht einer herkömmlichen integrierten Halbleiterschal­ tung, nachdem bei dem Schritt zum Bilden einer zweiten Schichtformbeschaltung der integrierten Halbleiterschaltung ein Wolfram­ film gebildet ist;
Fig. 20 eine erläuternde Vertikalschnittansicht einer herkömmlichen integrierten Halbleiterschal­ tung, nachdem der Schritt zum Bilden einer zweiten Schichtformbeschaltung der integrier­ ten Halbleiterschaltung beendet ist;
Fig. 21 eine erläuternde Vertikalschnittansicht einer herkömmlichen integrierten Halbleiterschal­ tung, nachdem bei dem Schritt zum Bilden von Steckkontakten der integrierten Halbleiterschaltung ein erster Zwischenschichtisolier­ film gebildet ist;
Fig. 22 eine erläuternde Vertikalschnittansicht einer herkömmlichen integrierten Halbleiterschal­ tung, nachdem bei dem Schritt zum Bilden von Steckkontakten der integrierten Halbleiter­ schaltung erste Durchgangslöcher gebildet sind;
Fig. 23 eine erläuternde Vertikalschnittansicht einer herkömmlichen integrierten Halbleiterschal­ tung, nachdem bei dem Schritt zum Bilden von Steckkontakten der integrierten Halbleiter­ schaltung durch Abscheidung ein Wolframfilm gebildet ist;
Fig. 24 eine erläuternde Vertikalschnittansicht einer herkömmlichen integrierten Halbleiterschal­ tung, nachdem bei dem Schritt zum Bilden von Steckkontakten der integrierten Halbleiter­ schaltung ein Wolframfilm abgeätzt ist;
Fig. 25 eine erläuternde Vertikalschnittansicht einer herkömmlichen integrierten Halbleiterschal­ tung, nachdem bei dem Schritt zum Bilden einer dritten Schichtformbeschaltung der integrierten Halbleiterschaltung ein Aluminiumlegierungsfilm und ein Anti­ reflexionsfilm gebildet sind;
Fig. 26 eine erläuternde Vertikalschnittansicht einer herkömmlichen integrierten Halbleiterschal­ tung in dem Zustand, in welchem der Schritt zum Bilden einer dritten Schichtformbeschal­ tung der integrierten Halbleiterschaltung beendet wurde;
Fig. 27 eine erläuternde Vertikalschnittansicht einer herkömmlichen integrierten Halbleiterschal­ tung in dem Zustand, in welchem der Schritt zum Bilden einer vierten Schichtformbeschal­ tung der integrierten Halbleiterschaltung beendet wurde;
Fig. 28 eine erläuternde Vertikalschnittansicht einer fertiggestellten herkömmlichen integrierten Halbleiterschaltung;
Fig. 29 eine erläuternde Vertikalschnittansicht einer herkömmlichen integrierten Halbleiterschal­ tung, nachdem bei dem Schritt zum Bilden einer zweiten Schichtformbeschaltung der integrierten Halbleiterschaltung ein Foto­ resistmuster gebildet ist;
Fig. 30 eine erläuternde Vertikalschnittansicht einer herkömmlichen integrierten Halbleiterschal­ tung, nachdem mittels Trockenätzens bei dem Schritt zum Bilden einer zweiten Schichtform­ beschaltung der integrierten Halbleiterschal­ tung ein Strukturieren ausgeführt ist;
Fig. 31 eine erläuternde Vertikalschnittansicht einer herkömmlichen integrierten Halbleiterschal­ tung, nachdem bei dem Schritt zum Bilden einer zweiten Schichtformbeschaltung der integrierten Halbleiterschaltung ein Foto­ resistmuster entfernt ist;
Fig. 32 eine erläuternde Vertikalschnittansicht einer herkömmlichen integrierten Halbleiterschal­ tung, nachdem bei dem Schritt zum Bilden von Steckkontakten der integrierten Halbleiter­ schaltung ein Wolframfilm gebildet ist;
Fig. 33 eine erläuternde Vertikalschnittansicht einer herkömmlichen integrierten Halbleiterschal­ tung, nachdem bei dem Schritt zum Bilden von Steckkontakten der integrierten Halbleiter­ schaltung ein Wolframfilm abgeätzt ist; und
Fig. 34 eine erläuternde Vertikalschnittansicht einer herkömmlichen integrierten Halbleiterschal­ tung, nachdem eine bei dem Schritt zum Bilden einer dritten Schichtformbeschaltung der integrierten Halbleiterschaltung gebildete dritte Schichtformbeschaltung gebildet ist.
Nachstehend werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen einige bevorzugte Ausführungsformen der vor­ liegenden Erfindung konkret beschrieben, von denen jede ein Waschverfahren oder eine Waschvorrichtung zum Waschen einer integrierten Halbleiterschaltung, die aus einem Metall mit großer Schmelztemperatur, einem Metallsilizid mit großer Schmelztemperatur oder einer Metallverbindung mit großer Schmelztemperatur gebildete Beschaltungsmuster oder Steck­ kontakte enthält, betrifft, welche ein Wasch-(Entfern-)Ver­ fahren unter Verwendung der vorstehend genannten ein Oxida­ tionsmittel enthaltenden neutralen Lösung gemäß der vorlie­ genden Erfindung oder ein Waschverfahren, das mit einem physikalischen Waschen unter Verwenden von Bürsten und so weiter kombiniert ist, verwendet. Die folgenden Beispiele sind jedoch nicht dazu vorgesehen, andere Verfahren oder Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung einzu­ schränken.
Zunächst werden einige Ausführungsformen beschrieben, bei welchen die vorliegende Erfindung bei einem Beschaltungs­ musterbildungsprozeß verwendet wird.
Die erste Ausführungsform
Bei einem Prozeß zum Bilden der zweiten Schichtformbeschal­ tung 4 (Wolframbeschaltung) der Vier-Schicht-Typ-Beschal­ tungsstruktur, wie in Fig. 16 gezeigt, wird zum Beispiel vorausgesetzt, daß an dem Barrierenmetall 308 ein Bruchstück 401 haftet und dann auf dem Bruchstück 401 und dem Barrierenmetall 308 der Wolframfilm 309 gebildet wird, wie in Fig. 2 gezeigt.
Wenn dann in diesem Fall, wie in Fig. 3 gezeigt, ein Foto­ resistmuster 402 mittels einer Fotograviertechnik gebildet und dann einer Strukturierungsbehandlung mittels einer Trockenätztechnik unterzogen wird, dann bleibt um das Bruch­ stück 401 herum ein Rückstand 404 aus Wolfram oder ein Rück­ stand 405 des darunter vorhandenen Barrierenmetallfilms zu­ rück. Andererseits haftet während des Trockenätzprozesses ein Wolfram enthaltendes Polymer 403 an den Seitenwandungen der Wolframbeschaltung 4 oder des Fotoresists 402.
Und dann bleibt, wie in Fig. 4 gezeigt, ein Polymer 406 zu­ rück, das nicht vollständig entfernt wurde, oder bleiben zwischen den Beschaltungen um das Bruchstück 401 herum die Rückstände 404, 405 des Wolframfilms oder des Barrieren­ metallfilms zurück, wenn der Fotoresist 402 entfernt ist.
Hierbei wird die ganze Oberfläche der sich im Herstellungs­ prozeß befindenden integrierten Halbleiterschaltung 102 (nachstehend wird sie nur "integrierte Halbleiterschaltung 102" genannt) durch eine in Fig. 6 gezeigte Herstellungs­ vorrichtung (Waschvorrichtung) unter Verwendung zum Beispiel einer wäßrigen Lösung von Wasserstoffperoxid (30 Gewichts­ prozent) gewaschen.
Wie in Fig. 6 gezeigt, wird bei dem Waschbehandlungsprozeß die integrierte Halbleiterschaltung 102 durch eine Aufspann­ vorrichtung 101 (eine drehbare Halteeinrichtung) mit einem Anziehungsmechanismus durch Ansaugen (nicht dargestellt) ge­ halten. Ferner sind über der integrierten Halbleiterschal­ tung 102 ein Mechanismus zum Zuführen einer neutralen Lösung 103 mit einer Düse zum Zuführen einer ein Oxidationsmittel enthaltenden neutralen Lösung 104 (einer wäßrigen Lösung von Wasserstoffperoxid mit 30 Gewichtsprozent in diesem Fall) auf die integrierte Halbleiterschaltung 102 und ein Hin- und Herbewegungsmechanismus 105 zum Hin- und Herbewegen der Düse längs der Oberfläche der integrierten Halbleiterschaltung 102 vorgesehen, und dann wird die Oberfläche der sich dre­ henden integrierten Halbleiterschaltung 102 durch die aus der Düse herausspritzende wäßrige Lösung von Wasserstoff­ peroxid 106 gewaschen. Hierbei wird, nachdem der Waschprozeß mittels der wäßrigen Lösung von Wasserstoffperoxid beendet wurde, auf die Oberfläche der integrierten Halbleiter­ schaltung 102 durch einen Mechanismus zum Zuführen von reinem Wasser 107 reines Wasser 108 zugeführt, so daß die Oberfläche gespült wird, und dann wird die integrierte Halb­ leiterschaltung 102 mit großer Geschwindigkeit gedreht, um sie somit durch das Drehen zu trocknen.
Wie in Fig. 1 gezeigt, hängt zu dieser Zeit die Ätzrate des Films aus Metall mit großer Schmelztemperatur, wie bei­ spielsweise des Wolframfilms, in der wäßrigen Lösung von Wasserstoffperoxid von der Größe der zu ätzenden Materialien bemerkenswert ab. Wie in Fig. 5 gezeigt, wird es daher möglich, daß das Bruchstück 401 selbst oder die durch das Bruchstück 401 erzeugten Rückstände 404, 405 und der Rück­ stand 406 des Polymers (siehe Fig. 4) selektiv entfernt werden, ohne ein sehr starkes Ätzen oder eine Beschädigung der zweiten Schichtformbeschaltung 4 (eine der Beschaltungs­ muster) zu verursachen.
Wie hier nicht gezeigt, ist ein Temperaturregelmechanismus zum Aufrechterhalten der Temperatur der wäßrigen Lösung von wasserstoffperoxid 104, 106 in einem Bereich von 20 bis 40°C vorgesehen, wodurch ein sehr starkes Ätzen des Beschaltungs­ elements sicher verhindert wird.
Die zweite Ausführungsform
Obwohl bei der vorstehend genannten ersten Ausführungsform nur ein derartiges Waschverfahren verwendet wird, bei wel­ chem eine ein Oxidationsmittel enthaltende neutrale Lösung, wie in Fig. 6 gezeigt, auf die Oberfläche der integrierten Halbleiterschaltung geblasen wird, um das Bruchstück 401 oder die dadurch erzeugten Rückstände 404, 405 und den Polymerrückstand 406 zu entfernen, kann mit dem Waschen ein physikalischer Waschprozeß unter Verwendung einer Bürste kombiniert sein, wie in Fig. 7 gezeigt.
Wie in Fig. 7 gezeigt, wird in diesem Fall eine integrierte Halbleiterschaltung 102 durch eine Aufspannvorrichtung 101 mit einem Anziehungsmechanismus durch Ansaugen gehalten. Ferner sind über der integrierten Halbleiterschaltung 102 ein Mechanismus zum Zuführen einer neutralen Lösung 111 mit einer Düse zum Zuführen einer ein Oxidationsmittel enthal­ tenden neutralen Lösung 112 (einer wäßrigen Lösung von Wasserstoffperoxid mit 30 Gewichtsprozent in diesem Fall) auf die integrierte Halbleiterschaltung 102, eine Bürste 113 mit einem Drehmechanismus zum physikalischen Waschen der Oberfläche der integrierten Halbleiterschaltung 102 und ein Hin- und Herbewegungsmechanismus 114 zum Hin- und Herbewegen der Bürste 113 längs der Oberfläche der integrierten Halb­ leiterschaltung 102 vorgesehen. Und dann wird der Oberfläche der sich drehenden integrierten Halbleiterschaltung 102 eine aus der Düse herausspritzende wäßrige Lösung von Wasser­ stoffperoxid 117 zugeführt, um sie somit mittels der sich drehenden und hin- und herbewegenden Bürste 113 zu waschen. Es ist möglich, gegen die neutrale Lösung beständiges Nylon oder Mohair als Material der Bürste 113 zu verwenden. Hier­ bei wird, nachdem der Waschprozeß mittels der wäßrigen Lö­ sung von Wasserstoffperoxid beendet wurde, auf die Ober­ fläche der integrierten Halbleiterschaltung 102 durch einen Mechanismus zum Zuführen reinen Wassers 115 zum Zuführen von reinem Wasser 116 reines Wasser 118 zugeführt, so daß die Oberfläche gespült wird, und dann wird die integrierte Halb­ leiterschaltung 102 mit großer Geschwindigkeit gedreht, um sie somit durch das Drehen zu trocknen.
Die dritte Ausführungsform
Ebenso wie bei der zweiten Ausführungsform, bei welcher der chemische Waschprozeß unter Verwendung der ein Oxidations­ mittel enthaltenden neutralen Lösung mit dem physikalischen Waschprozeß kombiniert ist, kann vorzugsweise eine Wasch­ vorrichtung oder ein Waschverfahren verwendet werden, bei welchem, wie in Fig. 8 gezeigt, der chemische Waschprozeß mit einem physikalischen Waschprozeß unter Verwendung eines Hochdruckstrahlstroms kombiniert ist.
Wie in Fig. 8 gezeigt, wird in diesem Fall eine integrierte Halbleiterschaltung 102 durch eine Aufspannvorrichtung 101 mit einem Anziehungsmechanismus durch Ansaugen gehalten. Ferner sind um die integrierte Halbleiterschaltung 102 herum ein Druckerzeugungsmechanismus 123, der eine ein Oxidations­ mittel enthaltende neutrale Lösung 122 (eine wäßrige Lösung von Wasserstoffperoxid mit 30 Gewichtsprozent in diesem Fall) unter hohen Druck setzt, ein Mechanismus zum Zuführen einer neutralen Lösung 121 mit einer Düse zum Zuführen der neutralen Lösung 122 auf die integrierte Halbleiterschaltung 102 und ein Hin- und Herbewegungsmechanismus 124 zum Hin- und Herbewegen des Mechanismus zum Zuführen einer neutralen Lösung 121 längs der Oberfläche der integrierten Halbleiter­ schaltung 102 vorgesehen. Und dann wird die Oberfläche der sich drehenden integrierten Halbleiterschaltung 102 durch den aus der Düse herausspritzenden Strahlstrom 125 aus der unter hohem Druck stehenden wäßrigen Lösung von Wasserstoff­ peroxid gewaschen. Hierbei wird, nachdem das Waschen mittels der wäßrigen Lösung von Wasserstoffperoxid beendet wurde, auf die Oberfläche der integrierten Halbleiterschaltung 102 durch einen Mechanismus zum Zuführen reinen Wassers 126 zum Zuführen von reinem Wasser 127 reines Wasser 128 zugeführt, so daß die Oberfläche gespült wird, und dann wird die integrierte Halbleiterschaltung 102 mit großer Geschwindigkeit gedreht, um sie somit durch das Drehen zu trocknen.
Die vierte Ausführungsform
Ebenso wie bei der zweiten Ausführungsform, bei welcher der chemische Waschprozeß unter Verwendung der ein Oxidations­ mittel enthaltenden neutralen Lösung mit dem physikalischen Waschprozeß kombiniert ist, kann eine Waschvorrichtung oder ein Waschverfahren vorzugsweise verwendet werden, bei wel­ chem, wie in Fig. 9 gezeigt, der chemische Waschprozeß mit einem physikalischen Waschprozeß unter Verwendung einer Ultraschallwelle kombiniert ist.
Wie in Fig. 9 gezeigt, wird in diesem Fall eine integrierte Halbleiterschaltung 102 durch eine Aufspannvorrichtung 101 mit einem Anziehungsmechanismus durch Ansaugen gehalten. Ferner sind über der integrierten Halbleiterschaltung 102 ein Mechanismus zum Zuführen einer neutralen Lösung 131 mit einer Düse zum Zuführen einer ein Oxidationsmittel enthal­ tenden neutralen Lösung 132 (einer wäßrigen Lösung von Was­ serstoffperoxid mit 30 Gewichtsprozent in diesem Fall) auf die integrierte Halbleiterschaltung 102, ein Mechanismus zum Hinzufügen einer Ultraschallwelle 133, der der neutralen Lö­ sung in der Düse eine Ultraschallwelle mit einer Frequenz von etwa 1 MHz hinzufügt, und ein Hin- und Herbewegungs­ mechanismus 134 zum Hin- und Herbewegen des Mechanismus zum Zuführen einer neutralen Lösung 131 längs der Oberfläche der integrierten Halbleiterschaltung 102 vorgesehen. Und dann wird die Oberfläche der sich drehenden integrierten Halblei­ terschaltung 102 durch die aus der Düse herausspritzende wäßrige Lösung von Wasserstoffperoxid 135, der die Ultra­ schallwelle hinzugefügt ist, gewaschen. Hierbei wird, nach­ dem der Waschprozeß mittels der wäßrigen Lösung von Wasser­ stoffperoxid 135 beendet wurde, auf die Oberfläche der inte­ grierten Halbleiterschaltung 102 durch einen Mechanismus zum Zuführen reinen Wassers 136 zum Zuführen von reinem Wasser 137 reines Wasser 138 zugeführt, so daß die Oberfläche gespült wird, und dann wird die integrierte Halbleiterschal­ tung 102 mit großer Geschwindigkeit gedreht, um sie somit durch das Drehen zu trocknen.
Die fünfte Ausführungsform
Ebenso wie bei der zweiten Ausführungsform, bei welcher der chemische Waschprozeß unter Verwendung der ein Oxidations­ mittel enthaltenden neutralen Lösung mit dem physikalischen Waschprozeß kombiniert ist, kann eine Waschvorrichtung oder ein Waschverfahren vorzugsweise verwendet werden, bei wel­ chem, wie in Fig. 10 gezeigt, der chemische Waschprozeß mit einem physikalischen Waschprozeß unter Verwendung feiner Wasserteilchen oder feiner Eisteilchen kombiniert ist.
Wie in Fig. 10 gezeigt, wird eine integrierte Halbleiter­ schaltung 102 durch eine Aufspannvorrichtung 101 mit einem Anziehungsmechanismus durch Ansaugen gehalten. Ferner sind um die integrierte Halbleiterschaltung 102 herum ein Mecha­ nismus zum Zuführen einer neutralen Lösung 141 mit einer Düse zum Zuführen einer ein Oxidationsmittel enthaltenden neutralen Lösung 142 (einer wäßrigen Lösung von Wasserstoff­ peroxid mit 30 Gewichtsprozent in diesem Fall) auf die inte­ grierte Halbleiterschaltung 102, ein Mechanismus zum Erzeu­ gen feiner Teilchen 145 zum Erzeugen feiner Wasserteilchen oder feiner Eisteilchen aus reinem Wasser 144, ein Mecha­ nismus zum Zuführen feiner Teilchen 143 zum Zuführen der feinen Wasserteilchen oder der feinen Eisteilchen auf die integrierte Halbleiterschaltung 102 und ein Hin- und Herbe­ wegungsmechanismus 146 zum Hin- und Herbewegen des Mechanis­ mus zum Zuführen feiner Teilchen 143 längs der Oberfläche der integrierten Halbleiterschaltung 102 vorgesehen. Und dann wird die Oberfläche der sich drehenden integrierten Halbleiterschaltung 102 durch die aus der Düse zugeführte wäßrige Lösung von Wasserstoffperoxid 148 chemisch gewaschen und ferner durch die feinen Wasserteilchen 147 oder die feinen Eisteilchen 147, die aus der Düse herausspritzen, physikalisch gewaschen. Hierbei wird, nachdem der Waschprozeß mittels der wäßrigen Lösung von Wasserstoffperoxid be­ endet wurde, auf die Oberfläche der integrierten Halbleiter­ schaltung 102 durch einen Mechanismus zum Zuführen reinen Wassers 149 zum Zuführen von reinem Wasser 150 reines Wasser 151 gegossen, so daß die Oberfläche gespült wird, und dann wird die integrierte Halbleiterschaltung 102 mit großer Ge­ schwindigkeit gedreht, um sie somit durch das Drehen zu trocknen.
Die sechste Ausführungsform
Bei jeder der vorstehend genannten Ausführungsformen wird eine wäßrige Lösung von Wasserstoffperoxid mit etwa 5 bis 40 Gewichtsprozent vorzugsweise als ein Oxidationsmittel ent­ haltende neutrale Lösung verwendet. Dieselben Wirkungen und Effekte werden jedoch erreicht, wenn anstelle oder zusätz­ lich zu dieser als neutrale Lösung eine wäßrige Lösung von Ozon verwendet wird. Hierbei ist es vorzuziehen, daß die Ozonkonzentration in einem Bereich von etwa 1 bis 10 mg/Liter sowohl im Hinblick auf eine Steuerbarkeit als auch im Falle des Verwendens einer wäßrigen Lösung von Wasser­ stoffperoxid festgesetzt ist. Ein derartiges Beispiel ist in Fig. 11 gezeigt.
Wie in Fig. 11 gezeigt, wird in diesem Fall eine integrier­ te Halbleiterschaltung 102 durch eine Aufspannvorrichtung 101 mit einem Anziehungsmechanismus durch Ansaugen gehalten. Ferner sind ein Mechanismus zum Erzeugen einer wäßrigen Lö­ sung von Ozon 165 zum Erzeugen einer wäßrigen Lösung von Ozon 162 mittels Mischens von aus Sauerstoffgas 164 erzeug­ tem Ozon mit reinem Wasser 163, ein Mechanismus zum Zuführen einer wäßrigen Lösung von Ozon 161 zum Zuführen einer wäßri­ gen Lösung von Ozon 162 (zum Beispiel einer wäßrigen Lösung von Ozon mit etwa 5 mg/Liter) auf die integrierte Halblei­ terschaltung 102 und ein Hin- und Herbewegungsmechanismus 170 zum Hin- und Herbewegen des Mechanismus zum Zuführen einer wäßrigen Lösung von Ozon 161 längs der Oberfläche der integrierten Halbleiterschaltung 102 vorgesehen. Und dann wird die Oberfläche der sich drehenden integrierten Halblei­ terschaltung 102 durch die aus der Düse herausspritzende wäßrige Lösung von Ozon 166 gewaschen. Hierbei wird, nachdem der Waschprozeß mittels der wäßrigen Lösung von Ozon beendet wurde, auf die Oberfläche der integrierten Halbleiterschal­ tung 102 durch einen Mechanismus zum Zuführen reinen Wassers 167 zum Zuführen von reinem Wasser 168 reines Wasser 169 gegossen, so daß die Oberfläche gespült wird, und dann wird die integrierte Halbleiterschaltung 102 mit großer Geschwin­ digkeit gedreht, um sie somit durch das Drehen zu trocknen.
Ferner ist es zweckmäßig, daß bei dem Waschprozeß unter Ver­ wendung einer wäßrigen Lösung von Ozon die Waschwirkung oder der Wascheffekt ebenso wie im Falle des Waschprozesses unter Verwendung einer wäßrigen Lösung von Wasserstoffperoxid ver­ größert wird durch zusätzliches Verwenden eines physikali­ schen Waschprozesses unter Verwendung einer Bürste, eines Hochdruckstrahls, einer Ultraschallwelle, feiner Teilchen aus Wasser oder Eis oder einer Kombination der vorstehenden.
Die siebente Ausführungsform
Nachstehend wird eine Ausführungsform beschrieben, bei wel­ cher die Waschtechnik gemäß der vorliegenden Erfindung bei einem Steckkontaktbildungsprozeß verwendet wird.
Zum Beispiel wird bei einem Prozeß zum Bilden der Wolfram­ steckkontakte 6 in den ersten Durchgangslöchern 313 der in Fig. 16 gezeigten Vier-Schicht-Typ-Beschaltungsstruktur vorausgesetzt, daß an dem unteren Film 314 ein Bruchstück 407 haftet und daß dann durch einen Abscheidungsprozeß auf dem Bruchstück 407 und dem unteren Film 314 ein Wolframfilm 315 gebildet wird, wie in Fig. 12 gezeigt.
Wenn in diesem Fall, wie in Fig. 13 gezeigt, der ganze Wolframfilm abgeätzt ist, dann bleibt um das Bruchstück 407 herum auch ein Wolframfilm 408 zurück. Ferner ist es möglich, daß dort ein durch den Abätzprozeß verursachter reiner Rückstand 409 aus Wolfram zurückbleibt.
Danach wird zum Beispiel eine Waschbehandlung ausgeführt, bei welcher ein chemischer Waschprozeß unter Verwendung einer wäßrigen Lösung von Wasserstoffperoxid als ein Oxida­ tionsmittel enthaltende neutrale Lösung wie bei der dritten Ausführungsform und ein physikalischer Waschprozeß mittels Bürsten damit kombiniert sind. Dann werden aus demselben Grund wie bei der ersten Ausführungsform, wie in Fig. 14 gezeigt, die Bruchstücke 407 und die Rückstände 408, 409 (siehe Fig. 13) selektiv entfernt, ohne ein sehr starkes Ätzen oder eine Beschädigung der Wolframsteckkontakte 6 zu verursachen.
Wenn daher die dritte Schichtformbeschaltung 7 (Aluminium­ beschaltung) mittels einer Fotograviertechnik und einer Trockenätztechnik gebildet wird, nachdem durch einen Ab­ scheidungsprozeß auf dem unteren Film 314 der Aluminium­ legierungsfilm 315 und der Antireflexionsfilm 316 gebildet sind, kommen keine Kurzschlüsse der Beschaltung vor, wie in Fig. 15 gezeigt.
Wenn hierbei das Waschverfahren gemäß der zweiten Ausfüh­ rungsform, der vierten Ausführungsform, der fünften Ausfüh­ rungsform oder der sechsten Ausführungsform anstatt der vorstehend genannten Waschbehandlung verwendet wird, dann wird dieselbe Wirkung erreicht.
Die achte Ausführungsform
Bei jeder der vorstehend genannten Ausführungsformen werden hauptsächlich Waschtechniken zum Abwaschen (Entfernen) von Bruchstücken oder Rückständen während des Prozesses zum Bilden von aus Wolfram gebildeten Beschaltungsmustern oder Steckkontakten beschrieben. Wenn jedoch die Waschtechniken bei einem Prozeß zum Bilden von Beschaltungsmustern oder Steckkontakten verwendet werden, welche aus einem anderen Metall mit großer Schmelztemperatur, wie beispielsweise aus Mo (Molybdän), Ti (Titan), Ta (Tantal) usw., oder einer Ver­ bindung eines Silizids, Nitrids oder Oxids der vorstehenden Metalle gebildet sind, dann wird dieselbe Wirkung erreicht.

Claims (17)

1. Verfahren zum Herstellen einer integrierten Halbleiter­ schaltung, bei der sich Halbleiterelemente (2) und eine die Halbleiterelemente (2) untereinander verbindende Verbindungs­ struktur auf einem Halbleitersubstrat (1) befinden, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:
einen Schritt zum aufeinanderfolgenden Bilden einer Reihe von Verbindungselementen (4, 6, 7, 9, 10), von denen jedes die Verbindungsstruktur bildet; und
einen Schritt zum Waschen der sich im Herstellungsprozeß be­ findenden integrierten Halbleiterschaltung mittels einer ein Oxidationsmittel enthaltenden neutralen Lösung mit einem pH von 6 bis 8,
wobei bei dem Schritt des Waschens die Ätzrate der eine rela­ tiv große Angriffsfläche gegen die neutrale Lösung aufweisen­ den Verbindungselemente kleiner ist und die Ätzrate der eine relativ kleine Angriffsfläche gegen die neutrale Lösung auf­ weisenden Bruchstücke oder Rückstände größer ist und wobei der Schritt des Waschens im Anschluß an einen Steckkontaktbil­ dungsschritt oder einen Verbindungsmusterbildungsschritt aus­ geführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Oxidationsmittel ein Peroxid verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Peroxid Wasserstoffperoxid verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Peroxid Ozon verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Temperatur der pH-neutralen Lösung in einem Bereich von 20 bis 40°C aufrechterhalten wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeich­ net durch einen Schritt des Füllens von an das Halbleitersub­ strat (1) oder ein vorbestimmtes Verbindungselement grenzenden Kontaktlöchern mit Teilen eines leitender Films derart, daß so Steckkontakte gebildet werden, von denen jeder unter eines der Verbindungselemente fällt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckkontakte oder die Verbindungsmuster aus einem Metall mit großer Schmelztemperatur, einem Metallsilizid mit großer Schmelztemperatur oder einer Metallverbindung mit großer Schmelztemperatur gebildet sind.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein physikalischer Waschprozeß, der eine zu­ sätzliche Reinigungswirkung im Vergleich zu einem chemischen Waschprozeß unter Verwendung der neutralen Lösung aufweist, zusammen mit dem chemischen Waschprozeß ausgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der physikalische Waschprozeß wenigstens eine von einer Wasch­ behandlung unter Verwendung von Bürsten, einer Waschbehandlung unter Verwendung einer Ultraschallwelle oder einer Waschbe­ handlung unter Verwendung feiner Teilchen aus Eis oder Wasser aufweist.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine drehbare Halteeinrichtung zum Halten und Drehen der integrierten Halbleiterschal­ tung und einer Zuführ-Einrichtung zum Zuführen der ein Oxidationsmittel enthaltenden pH-neutralen Lösung auf die integrierte Halblei­ terschaltung.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bürstendreheinrichtung zum Aufdrücken von Bürsten auf die integrierte Halbleiterschaltung und zum Drehen der Bürsten vorgesehen ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zuführ-Einrichtung, die ein Oxidationsmittel enthaltende pH-neutrale Lösung unter Druck setzt und die unter Druck ge­ setzte neutrale Lösung auf die integrierte Halbleiterschaltung zuführt.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführ-Einrichtung eine Einrichtung zum Hinzufügen von Ul­ traschall, die an die pH-neutrale Lösung Ultraschall anlegt, aufweist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Verblasen feiner Teilchen aus Wasser oder feiner Teilchen aus Eis auf die integrierte Halbleiterschal­ tung vorgesehen ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, gekenn­ zeichnet durch eine Hin- und Herbewegungseinrichtung zum Hin- und Herbewegen der Zuführ-Einrichtung längs einer Oberfläche der integrierten Halbleiterschaltung.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, gekenn­ zeichnet durch eine Einrichtung zum Zuführen reinen Wassers auf die inte­ grierte Halbleiterschaltung.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, gekenn­ zeichnet durch eine Temperaturregeleinrichtung zum Aufrechterhalten der Tem­ peratur der pH-neutralen Lösung in einem Bereich von 20 bis 40°C.
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