DE19829863A1

DE19829863A1 - Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung und dadurch hergestellte Halbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE19829863A1
Application number: DE19829863A
Authority: DE
Inventors: Takatoshi Kinoshita; Hiroshi Kadowaki
Original assignee: Renesas Semiconductor Engineering Corp; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Renesas Semiconductor Engineering Corp; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-10-29
Filing date: 1998-07-03
Publication date: 1999-05-06
Anticipated expiration: 2018-07-04
Also published as: US6110834A; KR19990036549A; JP3607061B2; TW511183B; JPH11135473A; DE19829863B4

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung und eine dadurch herge stellte Halbleitervorrichtung. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, das einen Naßätzschritt zum Entfernen von Reaktionsprodukten eines Trockenätzens von einem Halblei terwafer oder ein gleichzeitiges Entfernen von Reaktionsproduk ten zusammen mit einer Resistmaske aufweist.

Beispielsweise ist in der JP 49-10746 A eine Technik des Reini gens eines Siliziumwafers mit einer gemischten Flüssigkeit von Schwefelsäure, einer Wasserstoffperoxidlösung und Fluorwasser stoffsäure beschrieben. Jedoch ist in dieser Veröffentlichung keine Technik zum Entfernen von Reaktionsprodukten eines Troc kenätzens und einer Resistmaske beschrieben.

Beispielsweise sind in den JP 4-142741 A (Veröffentlichung (I)), JP 7-99178 A (Veröffentlichung (II)) und JP 8-339996 A (Veröffentlichung (III)) Techniken des Entfernens einer Re sistmaske und von Reaktionsprodukten beschrieben, welche durch ein Trockenätzen einer Siliziumoxidschicht oder einer Polysili ziumschicht auf einem Siliziumsubstrat erzeugt sind. Insbeson dere bezieht sich die Veröffentlichung (1) auf eine Technik des Entfernens haftender Teilchen, die Veröffentlichung (II) be zieht sich auf eine Technik des Entfernens einer Schicht, wel che durch Trockenätzen beschädigt ist, und die Veröffentlichung (III) bezieht sich auf eine Technik des Entfernens kleinster Fremdsubstanzen durch Naßätzen. Das heißt, daß in der Veröf fentlichung (I) eine Naßätztechnik beschrieben wird, in welcher der Reihe nach Schwefelsäure/Wasserstoffperoxidlösung, reines Wasser, Wasserstoffperoxidlösung/wäßriger Ammoniak und reines Wasser verwendet wird. In der Veröffentlichung (II) wird eine Naßätztechnik beschrieben, in welcher der Reihe nach Fluorwas serstoffsäure, Schwefelsäure/Wasserstoffperoxidlösung und Flu orwasserstoffsäure verwendet wird. In der Veröffentlichung (III) ist eine Naßätztechnik beschrieben, in welcher der Reihe nach eine Ammonium-Fluorid-Pufferlösung, Schwefelsäu re/Wasserstoffperoxidlösung, Fluorwasserstoffsäure und reines Wasser verwendet wird.

Wie oben beschrieben wurde, werden üblicherweise entsprechende Materialien, welche geätzt werden sollen, wie beispielsweise organische Materialien, Materialien des Siliziumtyps und Oxid schichten, oder für entsprechende, verschiedene Arten von zu entfernenden Substanzen getrennt entfernt unter Verwenden ent sprechender flüssiger Chemikalien. Deshalb werden viele Arten von flüssigen Chemikalien in großen Mengen verwendet. Wegen ei nes Vielbäder-Prozesses, in dem ein Substrat der Reihe nach in verschiedene flüssige Chemikalien getaucht wird, ist die Anzahl von Schritten groß und die Bearbeitungszeit lang. Ferner ist es nötig, viele Male zwischen einer Vakuumapparatur zum Trockenät zen und einer chemischen Apparatur zum Naßätzen zu wechseln, was die Herstellung und das Qualitätsmanagement kompliziert macht.

Ferner gibt es üblicherweise kein geeignetes Verfahren zum Ent fernen nur verschiedener Arten von Reaktionsprodukten, während eine Resistmaske (Photolackmaske) belassen wird, um sie in spä teren Schritten zu benutzen, oder zum gleichzeitigen Entfernen verschiedener Arten von Reaktionsprodukten und eine Resistmaske durch eine einzige flüssige Chemikalie oder einen einzigen Naß ätzschritt.

Die vorliegende Erfindung wurde zum Lösen der oben genannten Probleme gemacht, und eine Aufgabe der Erfindung ist es des halb, ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung anzugeben, welches nur Reaktionsprodukte eines Trockenätzens oder Reaktionsprodukte und eine Resistmaske durch Verwenden ei ner kleinen Menge einer flüssigen Chemikalie entfernen kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 3 bzw. durch eine Halbleitervorrichtung nach Anspruch 7.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ange geben.

In einem Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung wird ein Resistmuster (Photolackmuster) auf eine Halbleiterpro be des Siliziumtyps aufgebracht und ein Trockenätzen wird auf der Halbleiterprobe unter Verwenden eines reaktiven Gases aus geführt. Danach werden Reaktionsprodukte, welche durch das Trockenätzen erzeugt worden sind und an der Halbleiterprobe haften, durch Reinigen der Halbleiterprobe mit einer ersten flüssigen Chemikalie, welche Schwefelsäure und Fluorwasser stoffsäure enthält, entfernt.

In einem Verfahren zum Herstellen eines Halbleiters enthält die erste flüssige Chemikalie Schwefelsäure und Fluorwasser stoffsäure in einem Volumenmischverhältnis von (5 bis 7) : (1/400 bis 1/1000) und wird auf einer Temperatur in dem Bereich von 25°-70°c gehalten.

In einem Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung wird ein Resistmuster auf eine Halbleiterprobe des Siliziumtyps aufgebracht und ein Trockenätzen wird auf der Halbleiterprobe unter Verwenden eines reaktiven Gases ausgeführt. Danach werden das Resistmuster und Reaktionsprodukte, welche durch das Troc kenätzen erzeugt worden sind und an der Halbleiterprobe haften, durch Reinigen der Halbleiterprobe mit einer zweiten flüssigen Chemikalie entfernt, welche Schwefelsäure, eine Wasserstoffper oxidlösung und Fluorwasserstoffsäure enthält.

In einem Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung enthält die zweite flüssige Chemikalie Schwefelsäure, die Was serstoffperoxidlösung und Fluorwasserstoffsäure in einem Volu menmischverhältnis von (5 bis 7) : (1/400 bis 1/1000) und wird auf einer Temperatur in dem Bereich von 70°-100°C gehalten.

In den Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung wird ein durch das Trockenätzen zu ätzendes Material aus der Gruppe gewählt, welche aus einkristallinem Silizium, Polysili zium, amorphem Silizium, Silizid, Polyzid, Siliziumoxid, Sili ziumnitrid und Siliziumoxynitrid besteht.

Ferner ist in dem Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervor richtung das reaktive Gas zum Trockenätzen ein Gas, welches aus der Gruppe gewählt wird, die aus HBr, Br₂, Cl₂, CF₄, CHF₃, CH₂F₂ und C₂F₆ besteht.

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

Fig. 1a-1c einen Herstellungsprozeß in einem Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vor liegenden Erfindung;

Fig. 2a-2c einen Herstellungsprozeß in einem Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vor liegenden Erfindung;

Fig. 3a-3c einen anderen Herstellungsprozeß in einem Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervor richtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 ein Herstellungssystem, in dem zwischen einem Naßätzprozeß und einem Trockenätzprozeß ge wechselt werden kann.

In den Zeichnungen bezeichnen dieselben Bezugszeichen dieselben oder entsprechende Teile.

Erste Ausführungsform

Fig. 1a-1c sind Prozeßdarstellung (Darstellungen eines Vor gangs) zum Beschreiben eines Verfahrens zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der ersten Ausführungsform ist eine flüssige Chemikalie derart ausgewählt, daß nur Reaktionsproduk te eines Trockenätzens entfernt werden, während eine Resistmas ke belassen wird.

Fig. 1a-1c sind schematische Schnittansichten von Zuständen vor dem Beginn des ersten Trockenätzens, nach dem Ende des ersten Trockenätzens bzw. nach dem Ende des ersten Naßätzens.

Zuerst wird, wie in Fig. 1a gezeigt ist, eine Siliziumoxid schicht (SiO₂) 2 mit einer Dicke von beispielsweise 1000 nm auf der Oberfläche eines Siliziumsubstrats 1 durch thermische Oxi dation gebildet. Eine 300 nm dicke Polysiliziumschicht 3 als beispielsweise ein Leitungselektrodenmaterial wird auf der Si liziumoxidschicht 2 durch chemische Dampfphasenabscheidung (CVD, chemical vapor deposition) abgeschieden. Ferner wird ein Photoresist (ein Photolack) mit einer Dicke von ungefähr 1000 nm auf der Polysiliziumschicht 3 durch Schleuderbeschich tung aufgebracht und dann in eine Resistmaske 4 als eine Ätz maske zum Bilden von Leitungselektroden durch Photolithographie (Belichtung und Entwicklung) bemustert.

Beispielsweise kann der Photoresist ein positives, chemisch verstärktes Resistmaterial XP8843 (hergestellt durch Replay, Inc.) oder ein Photoresist OMR-83 (hergestellt durch Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) sein.

In der Erfindung ist der Zustand des Halbleiterwafers vor dem Bilden des Resistmuster zum Trockenätzen nicht auf den in Fig. 1a gezeigten beschränkt, und derartige Zustände werden im fol genden mit dem gattungsgemäßen Begriff "Halbleiterprobe" be zeichnet.

Dann wird der in Fig. 1a gezeigte Halbleiterwafer in einer RIE (reaktives Ionenätzen)-Vakuumapparatur (nicht gezeigt) befe stigt (montiert) und ein erstes Trockenätzen (anisotrop) der Polysiliziumschicht 3 wird durch die Resistmaske 4 ausgeführt.

Das Reaktionsgas des Trockenätzens ist der Art, daß ein Sauer stoffgas (O₂) zu einem gemischten Gas von Halogengasen, d. h. einem Bromwasserstoffgas (HBr) und einem Chlorgas (Cl₂) hinzu gefügt wird. Wenn ein Sauerstoffgas hinzugefügt wird, wird zu sätzlich SiO₂ als ein Zerfallsprodukt (Rückzerfallsprodukt, weiteres Zerfallsprodukt) eines Reaktionsproduktes SiBr_Y einer Reaktion mit Silizium gemäß der folgenden Gleichung erzeugt:

SiBr₄ + O₂ → SiO₂ + 2Br₂.

Das auf diese Weise erzeugte SiO₂ haftet an der Resistmaske 4, was eine Einschränkung des Ätzens der Resistmaske 4 zur Folge hat. Als eine Folge wird das selektive Ätzverhältnis (oder Se lektivitätsverhältnis) der Polysiliziumschicht 3 zu der Re sistmaske 4 stark vergrößert.

In dem Trockenätzschritt, der das reaktive Gas verwendet, wird SiCl₄ und SiBr_X durch Reaktionen mit Silizium erzeugt, SiO_X wird durch eine Oxidationsreaktion erzeugt und organische Substanzen mit C (Hauptkomponente), H, O und N werden durch Reaktionen mit dem Resistmaterial und anderen organischen Substanzen erzeugt. Die oben genannten und andere Reaktionsprodukte werden auf dem Halbleiterwafer als Reaktionsprodukte 5 abgeschieden. Die Reak tionsprodukte 5 werden hauptsächlich als Rückstände auf den Oberflächen der Seitenwände der Resistmaske 4 und der Polysili ziumschicht 3 abgeschieden. Wie in Fig. 1b gezeigt ist, wird eine zeitliche Steuerung derart ausgeführt, daß das Trockenät zen beendet ist, wenn die Siliziumoxidschicht 2 gerade freige legt ist.

Dann wird der Halbleiterwafer der Fig. 1b in die chemische Ätzapparatur (nicht gezeigt) gebracht, in der das erste Naßät zen ausgeführt wird, um die unnötigen Reaktionsprodukte 5, wel che auf dem Halbleiterwafer abgeschieden sind, zu entfernen. In diesem Naßätzen wird der Halbleiterwafer für 6 Minuten in einer gemischten Flüssigkeit von Schwefelsäure und Fluorwasser stoffsäure (6 : 1/600 im Volumenmischverhältnis) eingetaucht, welche auf 25°C gehalten wird.

In dem Naßätzschritt unter Verwenden der oben genannten flüssi gen Chemikalie, wie es in Fig. 1c gezeigt ist, werden nur die Reaktionsprodukte 5, welche auf den Oberflächen der Seitenwände etc. der Resistmaske 4 und der Polysiliziumschicht 3 als Rück stände abgeschieden sind, entfernt, während die Resistmaske 4 belassen wird, da sie in einem erwünschten Zustand ist. Die Re sistmaske 4 kann als eine Maske für das zweite Naßätzen in ei nem späteren Schritt wiederverwendet werden.

Unter den Reaktionsprodukten 5 reagieren die Oxidschichten und die Substanzen des Siliziumtyps, welche SiO₂ (Hauptkomponente) und Si_XBr_Y enthalten, mit Fluorwasserstoffsäure und werden da durch aufgelöst und entfernt. Ferner reagieren unter den Reak tionsprodukten 5 organische Substanzen, welche C (Hauptkompo nente) H, O und N enthalten, mit Schwefelsäure und werden da durch aufgelöst und entfernt.

Mit einem zusätzlichem vorteilhaften Effekt des Schützens durch SiO₂-Reaktionsprodukte 5, welche auf der Resistmaske 4 gebildet sind, wird die Resistmaske 4 nicht aufgelöst, falls die flüssi ge Chemikalie sich auf der normalen Temperatur befindet. Um si cher zu gehen, daß es kein Problem bei Wiederbenutzen als eine Maske geben wird, ist es erwünscht, daß die Flüssigkeitstempe ratur kleiner oder gleich 70°C beträgt.

Um ein geeignetes Mischverhältnis der in der ersten Ausfüh rungsform benutzten flüssigen Chemikalie zu bestimmen, d. h. um Bedingungen zu finden, unter denen nicht nur die Trockenätzre aktionsprodukte 5 entfernt werden und die Resistmaske 4 belas sen wird, wurden Versuche ausgeführt, während das Mischverhält nis zwischen Schwefelsäure und Fluorwasserstoffsäure über einen weiten Bereich in den Schritten der Fig. 1b und 1c verändert wurde.

Die Zustände der Oberflächen der Probenwafer wurden bestimmt unter Verwenden verschiedener Meßverfahren beispielsweise durch Identifizieren organischer Reaktionsprodukte durch das Beobach ten von charakteristischen Infrarotabsorptionsbanden.

Versuchsergebnisse haben gezeigt, daß dort, wo sich die Flüs sigkeitstemperatur zwischen einem Bereich der normalen Tempera tur (beispielsweise 25°C) bis 70°C befindet, ein günstiges Er gebnis bei einem Volumenmischverhältnis zwischen der Schwefel säure und der Fluorwasserstoffsäure von (5 bis 7) : (1/400 bis 1/1000) erhalten wird. Diese flüssige Chemikalie wird im fol genden "erste flüssige Chemikalie" genannt. Es wurde außerdem gefunden, daß das günstigste Ergebnis bei einem Volumenmisch verhältnis zwischen Schwefelsäure und Fluorwasserstoffsäure von 6 : (1/400 bis 1/1000) erhalten wird.

In der ersten flüssigen Chemikalie ist, falls das Volumenver hältnis der Art ist, daß die Schwefelsäure einen Anteil von 5 bis 7 und die Fluorwasserstoffsäure einen Anteil kleiner als 1/1000 aufweist, insbesondere kleiner als 1/1500, die Entfern barkeit von Oxidschichten, welche hauptsächlich aus SiO₂ unter den Reaktionsprodukten 5 besteht, klein, wodurch die nötige Eintauchzeit übermäßig lang wird, d. h. eine vorgeschriebene zu lässige Zeit überschreitet. Andererseits wird, falls die Fluor wasserstoffsäure einen Anteil größer als 1/400 aufweist, insbe sondere größer als 1/300, die Spiegelnachbearbeitungsgüte (z. B. einer Spiegelpolitur) der Waferoberfläche auf ein Niveau außer halb der zulässigen Qualitätsgrenze verringert. Der zulässige Bereich des Mischverhältnisses der ersten flüssigen Chemikalie wurde wegen der oben genannten Gründe bestimmt.

Wie oben beschrieben kann gemäß der ersten Ausführungsform eine flüssige Chemikalienbehandlung effektiv in einer derartigen Weise ausgeführt werden, daß nur unnötige Trockenätzreaktions produkte von einer Halbleiterprobe wie beispielsweise ein Halb leiterwafer, entfernt werden, während eine Resistmaske dort be lassen wird.

Ferner können, da die Reaktionen fortlaufend oder gleichzeitig auftreten, die Mengen der flüssigen Chemikalien und die Bear beitungszeit verringert werden.

Zweite Ausführungsform

Fig. 2a-2c sind Prozeßdarstellungen (Darstellungen von Vorgän gen) zum beschreiben eines Verfahrens zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. In der zweiten Ausführungsform wird eine flüssige Chemikalie derart ausgewählt, daß eine Resistmaske zusammen mit den Trockenätzreaktionsprodukten entfernt wird.

Fig. 2a-2c sind schematische Schnittansichten von Zuständen vor dem Beginn des zweiten Trockenätzens, nach dem Ende des zweiten Trockenätzens bzw. nach dem Ende des zweiten Naßätzens.

Fig. 2a zeigt den Zustand vor dem Beginn des zweiten Trockenät zens, d. h. einen Zustand, in dem der Halbleiterwafer der Fig. 1c in eine RIE-Vakuumapparatur (nicht gezeigt) gebracht wird. In diesem Zustand wird ein isotropes Ätzen auf den Polysilizi umschichten 3 mit der Resistmaske als eine zweite Maske begon nen. Das Reaktionsgas für das zweite Trockenätzen ist ein Mischgas von HBr und Cl₂ (wie in der zweiten Ausführungsform benutzt), welches kein Sauerstoffgas enthält.

In dem Trockenätzschritt unter Verwenden des reaktiven Gases werden SiCl₄ und SiBr_X durch Reaktionen mit Silizium erzeugt, SiO_X wird durch eine Oxidationsreaktion erzeugt und organische Substanzen mit C (Hauptkomponente), H, O und N werden durch Re aktionen mit dem Resistmaterial und anderen organischen Sub stanzen erzeugt. Die oben genannten und andere Reaktionsproduk te werden auf dem Halbleiterwafer als Reaktionsprodukte 6 abge schieden. Die Reaktionsprodukte 6 werden als Rückstände auf den Oberflächen der Seitenwände etc. der Resistmaske 4 und der Po lysiliziumschichten 3 abgeschieden. Wie in Fig. 2b gezeigt ist, wird eine Steuerung derart ausgeführt, daß das Trockenätzen dann beendet wird, wenn die Breite der Polysiliziumschichten 3 um einen erwünschten Betrag verringert ist.

Dann wird der Halbleiterwafer der Fig. 2b in eine chemische Ätzapparatur (nicht gezeigt) gebracht, in der ein zweites Naß ätzen ausgeführt wird, um die unnötigen Reaktionsprodukte 6, welche auf den Halbleiterwafer abgeschieden sind, wie auch die Resistmaske 4 zu entfernen. In diesem Naßätzen wird der Halb leiterwafer für 2 Minuten in eine gemischte Flüssigkeit von Schwefelsäure, einer Wasserstoffperoxidlösung und Fluorwasser stoffsäure (6 : 1:1/600 im Volumenmischverhältnis) getaucht, wel che auf 100°C gehalten wird.

Sowohl die Resistmaske 4 und die Reaktionsprodukte 6, welche auf den Oberflächen der Seitenwände etc. der Polysilizium schichten und der Resistmaske 4 (siehe Fig. 2b) abgeschieden sind, werden gleichzeitig durch den einzigen Schritt des Ein tauchens in eine flüssige Chemikalie entfernt, um einen er wünschten Zustand zu erhalten, in dem keine unnötigen Reakti onsprodukte an den Leitungselektroden 3f haften (siehe Fig. 2c).

Die Oxidation von organischen Substanzen unter den Reaktions produkten 6 wird durch die Wirkung der Wasserstoffperoxidlösung in der gemischten Flüssigkeit beschleunigt, und die oxidierten organischen Reaktionsprodukte und die Resistmaske 4 werden ef fektiv aufgelöst und entfernt durch die Schwefelsäure, welche einen starken Verringerungseffekt auf organische Substanzen be sitzt. Oxidschichten und Substanzen des Siliziumtyps unter den Reaktionsprodukten 6 werden aufgelöst und durch Fluorwasser stoffsäure entfernt, während die Oxidation durch die Wirkung der Wasserstoffperoxidlösung beschleunigt wird. Da die Ein tauchzeit, welche für die Auflösung und das Entfernen nötig ist, ansteigt mit fallender Flüssigkeitstemperatur, ist es er wünscht, daß die Flüssigkeitstemperatur größer oder gleich 70°C gehalten wird.

Um ein geeignetes Mischverhältnis der in der zweiten Ausfüh rungsform benutzten flüssigen Chemikalie zu bestimmen, d. h., um Bedingungen zu finden, unter denen die Resistmaske 4 zusammen mit den Trockenätzreaktionsprodukten 6 entfernt wird, wurden Experimente ausgeführt, während das Mischverhältnis zwischen der Schwefelsäure, einer Wasserstoffperoxidlösung und der Flu orwasserstoffsäure über einen weiten Bereich in den Schritten der Fig. 2b und 2c geändert wurde. Die Verfahren zum Identifi zieren verschiedener Reaktionsprodukte wie beispielsweise orga nischen Substanzen auf Probenwafern und das Bestimmten der Zu stände der Oberflächen waren dieselben wie in der ersten Aus führungsform.

Versuchsergebnisse zeigten, daß dort, wo die Flüssigkeitstempe ratur sich in einem Bereich von 70°-100°C befindet, ein günsti ges Ergebnis bei einem Volumenmischverhältnis zwischen der Schwefelsäure, einer Wasserstoffperoxidlösung und der Fluorwas serstoffsäure von (5 bis 7) : 1 : (1/400 bis 1/1000) erhalten wird. Diese flüssige Chemikalie wird im folgenden "zweite flüssige Chemikalie" genannt. Es wurde außerdem gefunden, daß das gün stigste Ergebnis bei einem Volumenmischverhältnis zwischen Schwefelsäure, einer Wasserstoffperoxidlösung und Fluorwasser stoffsäure von 6 : 1 : (1/400 bis 1/1000) erhalten wird.

In der zweiten flüssigen Chemikalie ist, falls das Volumenver hältnis der Schwefelsäure in Bezug auf eine Wasserstoffperoxid lösung (Verhältnis: 1) kleiner ist als der Bereich von 5 bis 7, die Entfernbarkeit der Resistmaske 4 gering, wodurch die nötige Eintauchzeit übermäßig lang wird, d. h. eine bestimmte zulässige Zeit übersteigt. Andererseits ist, falls das Volumenverhältnis der Schwefelsäure größer ist als 7, die Entfernbarkeit der Re aktionsprodukte 6 des Oxidschichtentyps gering, obwohl dasjeni ge der Resistmaske 4 groß ist, wodurch die nötige Eintauchzeit ebenfalls übermäßig lang wird, d. h. die vorgeschriebene zuläs sige Zeit übersteigt.

Ferner ist in der zweiten flüssigen Chemikalie, falls das Volu menverhältnis der Fluorwasserstoffsäure in bezug auf eine Was serstoffperoxidlösung (Verhältnis: 1) kleiner ist als 1/1000, insbesondere kleiner als 1/1500, die Entfernbarkeit von Oxid schichten, welche hauptsächlich aus SiO₂ unter den Reaktions produkten 6 bestehen, gering, wodurch die nötige Eintauchzeit übermäßig lang wird, d. h. eine vorgeschriebene zulässige Zeit übersteigt. Andererseits wird, falls das Volumenverhältnis der Fluorwasserstoffsäure größer ist als 1/400, insbesondere größer als 1/300, die Spiegelnachbearbeitungsgüte der Waferoberfläche auf ein Niveau außerhalb der zulässigen Qualitätsgrenze verrin gert. Der zulässige Bereich des Mischverhältnisses der zweiten flüssigen Chemikalie wurde wegen der oben genannten Gründe be stimmt.

Fig. 3a-3c sind Prozeßdarstellungen zum Beschreiben eines ande ren Falles, in dem das Ätzverfahren der zweiten Ausführungsform angewendet wird. Fig. 3a-3c sind schematische Schnittansichten von Zuständen vor dem Beginn des Trockenätzens, nach dem Ende des Trockenätzens bzw. nach dem Ende des Naßätzens.

Da die Schritte der Fig. 3a und 3b ähnlich sind zu den Schrit ten der Fig. 1a und 1b, werden deshalb detaillierte Beschrei bungen unterlassen.

Der Halbleiterwafer der Fig. 3b wird in die chemische Ätzappa ratur (nicht gezeigt) gebracht, in der ein Naßätzen ausgeführt wird, um nicht nur die unnötigen Reaktionsprodukte 5, welche auf dem Halbleiterwafer abgeschieden sind, sondern auch die Re sistmaske 4 zu entfernen. Dieser Schritt wird nicht im Detail beschrieben, weil er ähnlich zu den Schritten der Fig. 2b und 2c der zweiten Ausführungsform ist. Als eine Folge wird ein er wünschter Zustand, in dem keine unnötigen Reaktionsprodukte an den Leitungselektroden 3f haften, erhalten wie es in Fig. 3c gezeigt ist.

Wie oben beschrieben kann gemäß der zweiten Ausführungsform ei ne Flüssigchemikalienbehandlung effektiv in einer derartigen Weise ausgeführt werden, daß unnötige Trockenätzreaktionspro dukte und eine Resistmaske, welche nicht in dem nächsten Schritt benutzt werden, gleichzeitig von einer Halbleiterprobe wie beispielsweise einem Halbleiterwafer entfernt werden.

Ferner können, da die Reaktionen fortlaufend oder gleichzeitig auftreten, die Mengen der flüssigen Chemikalien und die Verar beitungszeit verringert werden.

Als nächstes wird eine Beschreibung eines Halbleitervorrich tungsherstellungssystems gegeben, welches zwischen den Naßätz prozessen der ersten und zweiten Ausführungsform wechseln kann.

Fig. 4 dient zur Beschreibung eines Herstellungssystems, wel ches zwischen flüssigen Chemikalien oder Naßätzprozessen gemäß einer Anforderung zum Ätzen einer zu behandelnden Schicht wech seln kann.

In Fig. 4 bezeichnet das Bezugszeichen 11 eine Trockenätzvakuum apperatur, 21 bezeichnet eine chemische Naßätzapperatur und 22 bezeichnet eine Steuerungsvorrichtung zum Steuern der in der chemischen Apparatur und in den Naßätzprozessen benutzten flüs sigen Chemikalien. Eine Mehrzahl von Behältern, wie beispiels weise die Behälter 23 und 24 der ersten flüssigen Chemikalie oder die Behälter 25 und 26 der zweiten flüssigen Chemikalie sind für jede der verschiedenen flüssigen Chemikalien vorgese hen. Beispielsweise wird in zwei Behältern derselben flüssigen Chemikalie die flüssige Chemikalie auf verschiedenen Temperatu ren gehalten.

Die Steuerungsvorrichtung 22 ist derart ausgebildet, daß sie fähig ist, eine Steuerung zum Wechseln zwischen den flüssigen Chemikalien oder der Naßätzprozesse gemäß einer auftretenden Anforderung zum Ätzen einer zu behandelnden Schicht eines Halb leiterwafers auszuführen, wie auch einen Behälter einer flüssi gen Chemikalie auszuwählen, welcher auf einer optimalen Tempe ratur für die Ätzanforderung nach dem Auswählen der Art der flüssigen Chemikalie gehalten ist.

Wie in der ersten und zweiten Ausführungsform beschrieben ist, wird bestimmt, ob nur unnötige Reaktionsprodukte entfernt wer den oder eine Resistmaske zusammen mit Reaktionsprodukten ent fernt werden durch Naßätzen, gemäß einer Anforderung zum Ätzen einer zu behandelnden Schicht. Jedoch gibt es in einem Halblei tervorrichtungsherstellungssystem, in welchem Schritte des Schichtens verschiedener Schichten auf einem Halbleiterwafer und Ätzen und Reinigen dieser Schichten der Reihe nach wieder holt werden, viele Arten von Bedingungen, unter denen ein Wech seln ausgeführt werden soll, als die Bedingungen, die in der ersten und zweiten Ausführungsform beschrieben wurden. Das Her stellungssystem der Fig. 4, welches zwischen den Naßätzprozes sen wechseln kann, ist ein Beispiel zum Ausführen eines derar tigen Wechselns.

Obwohl die erste und zweite Ausführungsform auf den besonderen Fall gerichtet sind, in dem die zu behandelnde Ätzschicht des Trockenätzens eine Polysiliziumschicht ist, ist die Erfindung nicht auf einen derartigen Fall beschränkt. Beispielsweise kann die zu behandelnde Ätzschicht eine dünne Polysiliziumschicht sein, welche das Gate eines MOSFET werden soll, oder sie kann aus einem Material bestehen, welches als die Hauptkomponente einkristallines Silizium, amorphes Silizium, Silizid, Polyzid, Siliziumoxid, Siliziumnitrid oder Siliziumoxynitrid aufweist. Oder sie kann ein III-V-Verbindungshalbleitermaterial wie bei spielsweise GaA enthalten.

Obwohl die erste und die zweite Ausführungsform auf den Fall gerichtet sind, in dem ein Wasserstoffpromidgas (HBr), ein Bromgas (Br₂) und ein Chlorgas (Cl₂) als Trockenätzreaktionsgase verwendet werden, ist die Erfindung auf einen derartigen Fall nicht beschränkt. Zum Beispiel kann eine Auswahl aus Gasen des Fluortyps einer Gruppe CF₄, CHF₃, CH₂F₂ und C₂F₆ erfolgen.

Die Reaktionsprodukte, die durch die erste oder zweite flüssige Chemikalie entfernt werden, können ein Material des Silizium typs sein, welches SiO₂, Si_XBr_Y oder C_XF_YSi_Z als die Hauptkompo nente enthält, oder ein organisches Material mit C (Hauptkompo nente), H, O und N.

Die Erfindung ist darin vorteilhaft, daß sie es ermöglicht, ei ne Verschlechterung der Flachheit (Ebenheit) oder einen Ätzfeh ler während oder nach dem Schichtbilden zu verhindern, weil durch das Trockenätzen erzeugte und an einer Halbleiterprobe haftende Reaktionsprodukte durch Reinigen mit einer flüssigen Chemikalie entfernt werden, welche Schwefelsäure und Chlorwas serstoffsäure enthält.

Die Erfindung ist außerdem darin vorteilhaft, daß sie es ermög licht, eine Verschlechterung in der Flachheit (Ebenheit) oder einen Ätzfehler während oder nach dem Schichtbilden zu verhin dern, weil ein Resistmuster und Reaktionsprodukte, welche durch das Trockenätzen erzeugt sind und an einer Halbleiterprobe haf ten, durch Reinigen mit einer flüssigen Chemikalie entfernt werden, welche Schwefelsäure, eine Wasserstoffperoxidlösung und Fluorwasserstoffsäure enthält.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung mit den Schritten
Aufbringen eines Resistmusters (4) auf eine Halbleiterprobe (1, 2, 3) des Siliziumtyps und Ausführen eines Trockenätzens auf der Halbleiterprobe (1, 2, 3) unter Verwenden eines reaktiven Gases, und
Entfernen eines Reaktionsproduktes (6), welches durch das Troc kenätzen erzeugt worden ist und an der Halbleiterprobe (1, 2, 3) haftet, durch Reinigen der Halbleiterprobe (1, 2, 3) mit ei ner ersten flüssigen Chemikalie, welche Schwefelsäure und Flu orwasserstoffsäure enthält.

2. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei dem die erste flüssige Chemikalie die Schwefel säure und die Fluorwasserstoffsäure in einem Volumenmischver hältnis von (5 bis 7) : (1/400 bis 1/1000) aufweist und auf einer Temperatur in dem Bereich von 25°-70°C gehalten wird.

3. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung mit den Schritten
Aufbringen eines Resistmusters (4) auf eine Halbleiterprobe (1, 2, 3) des Siliziumtyps und Ausführen eines Trockenätzens auf der Halbleiterprobe (1, 2, 3) unter Verwenden eines reaktiven Gases, und
Entfernen des Resistmusters (4) und eines Reaktionsproduktes (6), welches durch das Trockenätzen erzeugt worden ist und an der Halbleiterprobe (1, 2, 3) haftet, durch Reinigen der Halb leiterprobe (1, 2, 3) mit einer zweiten flüssigen Chemikalie, welche Schwefelsäure, eine Wasserstoffperoxidlösung und Fluor wasserstoffsäure aufweist.

4. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3, bei dem die zweite flüssige Chemikalie die Schwe felsäure, die Wasserstoffperoxidlösung und die Fluorwasser stoffsäure in einem Volumenmischverhältnis von (5 bis 7) : 1 : (1/400 bis 1/1000) aufweist und auf einer Temperatur in dem Bereich von 70°-100°C gehalten wird.

5. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem ein durch das Trockenätzen zu ätzendes Material aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einkristallinem Silizium, Polysilizium, amorphem Silizium, Si lizid, Polyzid, Siliziumoxid, Siliziumnitrid und Siliziumoxyni trid besteht.

6. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das reaktive Gas für das Trockenätzen ein Gas ist, welches aus der Gruppe ausgewählt wird, welche aus HBr, Br_2,Cl₂f CF₄, CHF₃, CH₂F₂ und C₂F₆ besteht.

7. Halbleitervorrichtung, die durch das Verfahren zum Her stellen nach einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellt ist.