DE19943175A1 - Ätzverfahren und Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung unter Verwendung des Ätzverfahrens - Google Patents

Ätzverfahren und Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung unter Verwendung des Ätzverfahrens

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung wird ein Barriere- bzw. Grenzschichtmetall, welches auf einer metallischen Dünnschicht zur Bildung eines Dünnschichtwiderstands angeordnet wird, durch Nassätzen strukturiert. Das Nassätzen erzeugt einen Rückstand auf dem Grenzschichtmetall. Der Rückstand wird nach der Oxidation davon entfernt. Dementsprechend wird der Rückstand vollständig entfernt. Als Ergebnis wird die Strukturierung des Dünnschichtwiderstands stabil durchgeführt, und es tritt bezüglich einer Verdrahtungsstruktur, die über dem Grenzschichtmetall angeordnet ist, kein Kurzschluss auf.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ätzver­ fahren, insbesondere zur Bildung einer Verdrahtungsstruk­ tur, eines Barriere- bzw. Grenzschichtmetalls (barrier metal) oder dergleichen aus Wolfram oder einer Legierung davon.
Beispielsweise nimmt ein aus CrSi oder dergleichen ge­ bildeter Dünnschichtwiderstand eine Struktur einer Sand­ wichbauart als Elektrodenstruktur an, bei welcher ein Grenzschichtmetall zwischen einer Al-Dünnschicht und einem Dünnschichtwiderstand schichtweise angeordnet ist, um eine wechselseitige Diffusion dazwischen zu verhindern. Dement­ sprechend soll eine Verschlechterung der Charakteristik in­ folge der wechselseitigen Diffusion verhindert werden.
Wenn ein derartiges Grenzschichtmetall durch Trockenät­ zen gebildet wird, wodurch ein hinreichend selektives Ver­ hältnis zwischen dem Grenzschichtmetall und dem Dünn­ schichtwiderstand nicht erzielt werden kann, wird der durch Überätzen bloßgelegte Dünnschichtwiderstand leicht geätzt. Da im allgemeinen der Dünnschichtwiderstand eine geringe Dicke von etwa 10 mm besitzt, ändert das Ätzen des Dünn­ schichtwiderstands stark die Charakteristik wie einen Wi­ derstandswert davon. Daher muss das Grenzschichtmetall durch Nassätzen gebildet werden, wodurch ein hinreichendes selektives Ätzverhältnis erzielt werden kann.
Das Nassätzen des Grenzschichtmetalls kann jedoch Über­ schüsse bzw. Rückstände erzeugen, welche die Strukturierung des Dünnschichtwiderstands unterbrechen können und einen Kurzschluss in der Verdrahtungsstruktur hervorrufen können.
Diese Schwierigkeiten werden insbesondere unter Bezugnahme auf Fig. 17A bis 17C und 18A bis 18E erklärt, welche Strukturierungsprozesse der Sandwichstruktur darstellen, die sich aus der Al-Dünnschicht, dem Grenzschichtmetall und dem Dünnschichtwiderstand zusammensetzt. Der in Fig. 17A bis 17C dargestellte Strukturierungsprozess unterscheidet sich von demjenigen, der in Fig. 18A bis 18E dargestellt ist. Fig. 17A bis 17C stellen einen Fall dar, bei wel­ chem der Dünnschichtwiderstand strukturiert wird, nachdem das Grenzschichtmetall strukturiert worden ist, während Fig. 18A bis 18E einen Fall darstellen, bei welchem der Dünnschichtwiderstand strukturiert wird, bevor das Grenz­ schichtmetall strukturiert worden ist.
Wenn der in Fig. 17A bis 17C dargestellte Prozess angenommen wird, werden zuerst wie in Fig. 17A dargestellt eine CrSi-Schicht 102 zur Bildung des Dünnschichtwider­ stands und eine TiW-Schicht 103 zur Bildung des Grenz­ schichtmetalls auf einer Isolierschicht 101 in Folge aufge­ tragen. Danach wird wie in Fig. 17B dargestellt die TiW-Schicht 103 unter Verwendung eines Resists 104 als Maske zur Bildung des Grenzschichtmetalls strukturiert. Zu dieser Zeit verbleibt ein Rückstand 13A aus TiW auf der CrSi-Schicht 102 zurück. Wenn wie in Fig. 17C dargestellt der Dünnschichtwiderstand beispielsweise durch chemisches Trockenätzen strukturiert wird, um eine definierte Form aufzuweisen, wirkt sich der Rückstand 103a ungünstig auf die Strukturierung aus.
Wenn in der Zwischenzeit der in Fig. 18A bis 18E dargestellte Prozess angenommen wird, wird zuerst wie in Fig. 18A dargestellt erstes Al 202 auf einer Isolierschicht 201 gebildet, und es wird ein Dünnschichtwiderstand 204 be­ nachbart zu dem ersten Al 202 über einer Isolierschicht 203 gebildet. Danach werden wie in Fig. 18B dargestellt eine TiW-Schicht 205 zur Bildung des Grenzschichtmetalls und ei­ ne Al-Dünnschicht 206 in Folge aufgetragen. Wie in Fig. 18C dargestellt wird die Al-Dünnschicht 206 unter Verwendung eines Resists 207 als Maske strukturiert. Des weiteren wird die TiW-Schicht 205 wie in Fig. 18D dargestellt zur Bildung des Grenzschichtmetalls strukturiert. Zu der Zeit bleibt ein Rückstand 205a aus TiW auf dem Dünnschichtwiderstand 204 und auf der Isolierschicht 203 zurück. Wenn daher wie in Fig. 18E dargestellt eine Verdrahtungsstruktur 209 über einer Isolierschicht 208 gebildet wird, kann die Verdrah­ tungsstruktur 209 durch den Rückstand 205a kurzgeschlossen werden.
Es ist nicht leicht die Rückstände 203a, 205a durch Verlängern der Ätzzeit und/oder durch Ändern der Ätzbedin­ gungen wie der Temperatur der Ätzlösung zu entfernen. Wenn beispielsweise die Ätzzeit verlängert wird, wird das Resist als die Strukturierungsmaske abgetrennt, wodurch sich die Strukturierungsgenauigkeit verschlechtert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es die oben be­ schriebenen Schwierigkeiten zu bewältigen. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein spezifisches Teil einer Dünnschicht, welche Wolfram enthält, vollständig zu entfernen, ohne dass ein Rückstand davon zurückbleibt. Des weiteren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Ver­ fahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung bereit zu­ stellen, bei welchem ein Dünnschichtwiderstand stabil ge­ bildet wird und eine Verdrahtungsstruktur nicht kurzge­ schlossen wird, wobei durch einen Rückstand hervorgerufene Effekte eliminiert werden, der gebildet wird, wenn ein Elektrodenmaterial strukturiert wird.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der nebengeordneten unabhängigen Ansprüche.
Entsprechend einem ersten Gesichtspunkt der vorliegen­ den Erfindung wird ein bestimmtes Gebiet einer Dünnschicht, welche Wolfram enthält, durch eine alkalische Lösung ent­ fernt, nachdem das bestimmte Gebiet oxidiert worden ist. Als Ergebnis kann das bestimmte Gebiet vollständig entfernt werden.
Entsprechend einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegen­ den Erfindung wird, nachdem ein Elektrodenmaterial, welches Wolfram enthält, zur Bildung eines Rückstands strukturiert, der Rückstand oxidiert und danach entfernt.
Entsprechend einem dritten Gesichtspunkt der vorliegen­ den Erfindung wird bei einem Verfahren zur Bildung einer Halbleiteranordnung ein Rückstand, welcher erzeugt wird, wenn eine Schicht eines Grenzschichtmetalls zur Bildung ei­ ner Grenzschicht strukturiert wird, nach der Oxidierung da­ von entfernt. Dementsprechend kann der Rückstand vollstän­ dig entfernt werden. Eine Dünnschichtwiderstandsschicht, welche unter der Schicht eines Grenzschichtmetalls liegt, kann zur Bildung eines Dünnschichtwiderstands strukturiert werden, bevor die Schicht eines Grenzschichtmetalls struk­ turiert wird. Andernfalls kann die Dünnschichtwiderstands­ schicht strukturiert werden, nachdem der Rückstand entfernt worden ist. In diesem Fall kann die Strukturierung der Schicht eines Grenzschichtmetalls ohne ungünstige Einwir­ kung durch den Rückstand stabil gebildet werden.
Vorzugsweise wird die Schicht eines Grenzschichtmetalls durch Nassätzen zur Bildung des Rückstands strukturiert. Die Schicht eines Grenzschichtmetalls kann durch ein Resist strukturiert werden, welches auf der Schicht eines Grenz­ schichtmetalls vorgesehen wird und als Maske dient. In die­ sem Fall können das Resist und der Rückstand zur selben Zeit entfernt werden, wodurch sich eine Vereinfachung des Herstellungsverfahrens ergibt. Das Resist kann getrennt von dem Rückstand entfernt werden.
Eine Isolierschicht kann zur Bedeckung des Grenz­ schichtmetalls und des Dünnschichtwiderstands gebildet wer­ den, nachdem der Rückstand entfernt worden ist, und es kann eine Verdrahtungsstruktur auf der Isolierschicht zum Kommu­ nizieren mit dem Grenzschichtmetall durch ein Kontaktloch in der Isolierschicht gebildet werden. Da der Rückstand nicht zurückgeblieben ist, wird in diesem Fall die Verdrah­ tungsstruktur nicht durch den Rückstand kurzgeschlossen.
Die vorliegende Erfindung wird in der nachfolgenden Be­ schreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht, welche eine in­ tegrierte Schaltung darstellt, die ein MOSFET-Teil und ein CrSi-Widerstandsteil enthält, welche durch ein Verfahren einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung hergestellt worden sind;
Fig. 2 bis 12 zeigen Querschnittsansichten, welche einen Prozess zur Herstellung der integrierten Schaltung einer ersten bevorzugten Ausführungsform stufenweise dar­ stellen;
Fig. 13 bis 16 zeigen Querschnittsansichten, welche einen Prozess zur Herstellung der integrierten Schaltung einer zweiten bevorzugten Ausführungsform stufenweise dar­ stellen;
Fig. 17A bis 17C zeigen Querschnittsansichten zur Erklärung eines Zustands, bei welchem ein Grenzschichtme­ tall entsprechend dem Stand der Technik strukturiert worden ist; und
Fig. 18A bis 18E zeigen Querschnittsansichten zur Erklärung eines Zustands, bei welchem das Grenzschichtme­ tall entsprechend dem Stand der Technik strukturiert worden ist.
Entsprechend Fig. 1 besitzt eine integrierte Schaltung eines MOSFET's, der durch ein Verfahren einer bevorzugten Ausführungsform gebildet wird, eine SOI-Struktur (Silicon On Insulator), bei welcher eine n-Typ Schicht 21c mit einer hohen Störstellenkonzentration und eine n-Typ Schicht 21d mit einer niedrigen Störstellenkonzentration auf einem p-Typ Substrat 21a mit einer hohen Störstellenkonzentration über einer Siliziumoxidschicht 21b vorgesehen sind. Ein Graben ist in dem Siliziumsubstrat 21 gebildet und mit ei­ ner Siliziumoxidschicht 22a und einer Polysiliziumschicht 22b gefüllt. Dementsprechend sind ein Elementebildungsge­ biet (MOSFET-Bildungsgebiet) 23 und ein Dünnschichtwider­ standsbildungsgebiet 24 voneinander isoliert. In dem Ele­ mentebildungsgebiet 23 ist eine p-Typ Muldenschicht 23a durch Implantieren von p-Typ Verunreinigungen in die n-Typ Schicht 21d gebildet, und es sind ein n-Typ Sourcegebiet 25a und ein n-Typ Draingebiet 25b in einem Oberflächenge­ biet der p-Typ Muldenschicht 23a vorgesehen.
Eine Gateoxidschicht 26 ist auf der Oberfläche der p-Typ Muldenschicht 23a zwischen dem Sourcegebiet 25a und dem Draingebiet 25b gebildet. Eine LOCOS-Schicht 27 ist auf der Oberfläche des Siliziumsubstrats 21 gebildet, um das Dünn­ schichtwiderstandsbildungsgebiet 24 von dem Elementebil­ dungsgebiet 23 zu isolieren. Eine Gateelektrode 28 ist auf der Gateoxidschicht 26 gebildet, und die Gateelektrode 28 ist mit einer BPSG-Isolierschicht 29 bedeckt. Das Sourcege­ biet 25a und das Draingebiet 25b sind elektrisch mit einer TiN-Schicht 30 und einer AlSiCu-Schicht 31 als erster Al-Schicht (Sourceelektrode und Drainelektrode) über Kontakt­ löcher verbunden. Verdrahtungsstrukturen 32a, 32b, welche auf der BPSG-Schicht 29 innerhalb des Dünnschichtwider­ standsbildungsgebiets 24 vorgesehen sind, werden gleichzei­ tig gebildet, wenn die AlSiCu-Schicht 31 gebildet wird.
Die Gateelektrode 28 und die Sourceelektrode (Drainelektrode) 31 sind mit einer P-SiN-Schicht 33, einer TEOS-Schicht 34, einem SOG (Spin on Glass) 35 und einer TEOS-Schicht 36 bedeckt. Danach wird ein Dünnschichtwider­ stand 37 an einer bestimmten Position auf der Siliziumoxid­ schicht 36 angeordnet. Der Dünnschichtwiderstand 37 setzt sich aus einer CrSi-Schicht mit einer Dicke von etwa 15 nm zusammen. Die LOCOS-Schicht 27 besitzt ein ungleichmäßig geformtes Teil 27a, das unter dem Dünnschichtwiderstand 37 liegt, zur Zerstreuung eines Laserstrahls, wenn Lasertrim­ men zur Einstellung eines Widerstandswerts des Dünnschicht­ widerstands 37 durchgeführt wird. Das unregelmäßig geformte Teil 27a verhindert eine Interferenz des Laserstrahls und dergleichen, so dass der Dünnschichtwiderstand 37 wie ge­ wünscht geschmolzen und geschnitten werden kann.
Ein Barriere- bzw. Grenzschichtmetall 38 ist auf beiden Enden des Dünnschichtwiderstands 37 angeordnet, und eine Al-Dünnschicht 39 als Dünnschichtwiderstandselektroden ist auf dem Grenzschichtmetall 38 angeordnet. Des weiteren ist eine Siliziumoxidschicht 40 als Zwischenisolierschicht zur Bedeckung der gesamten Oberfläche des Siliziumsubstrats 21 einschließlich des Dünnschichtwiderstands 37 gebildet. Eine Al-Dünnschicht 41 ist als zweite Al-Schicht zur Bildung ei­ ner Verdrahtungsstruktur gebildet, welche Kontaktlöcher 40a füllt, die in der Siliziumoxidschicht 40 gebildet sind. Die obere Oberfläche des Siliziumsubtrats 21 einschließlich der Al-Dünnschicht 41 ist vollständig mit einer Schutzschicht 42 bedeckt, die sich aus einer P-SiN-Schicht zusammensetzt.
Als nächstes wird das Verfahren zur Herstellung der in­ tegrierten Schaltung des MOSFET's unter Bezugnahme auf Fig. 2 bis 12 erklärt. Zuerst wird das Siliziumsubstrat 21 aufbereitet bzw. bereitgestellt, bei welchem die n-Typ 21c mit hoher Störstellenkonzentration und die n-Typ Schicht 21d mit niedriger Störstellenkonzentration auf dem p-Typ Substrat 21a mit hoher Störstellenkonzentration über der Siliziumoxidschicht 21b angeordnet wird. Danach wird der Graben derart gebildet, dass er die Siliziumoxidschicht 21b an der Schnittstelle zwischen den Elementen erreicht. Die Siliziumoxidschicht 22a wird auf der Seitenwand des Grabens angeordnet, und die durch die Siliziumoxidschicht 22a defi­ nierte Lücke wird mit der Polysiliziumschicht 22b gefüllt, wodurch die Elementeisolierung erzielt wird.
Als nächstes wird eine selektive Ionenimplantierung derart durchgeführt, dass die p-Typ Muldenschicht 23a in dem Oberflächengebiet der n-Typ Schicht 21d in dem MOSFET-Bil­ dungsgebiet 23 gebildet wird. Danach wird die LOCOS-Oxid­ schicht auf dem Graben durch LOCOS-Oxidation gebildet, um das unregelmäßig geformte Teil 27a in dem Dünnschichtwi­ derstandsbildungsgebiet 24 zur Verbesserung der Durchführ­ barkeit des Lasertrimmens für den Dünnschichtwiderstand 37 (vgl. Fig. 1) zu erhalten.
Nachdem die Gateoxidschicht 26 auf der p-Typ Mulden­ schicht 23a gebildet worden ist, wird Polysilizium darauf aufgetragen. Die Gateelektrode 28 wird durch Strukturierung des Polysiliziums gebildet. Danach wird eine Ionenimplan­ tierung unter Verwendung der Gateelektrode 28 als Maske durchgeführt, danach wird eine Wärmebehandlung durchge­ führt. Darauf folgend werden das Sourcegebiet 25a und das Draingebiet 25b gebildet. Danach wird die BPSG-Schicht 29 auf der gesamten Oberfläche des Siliziumsubstrats 21 als Zwischenisolierschicht durch ein CVD-Verfahren oder der­ gleichen gebildet. Danach wird eine Aufschmelzbehandlung durchgeführt.
In einem in Fig. 3 dargestellten Schritt wird nach der Bildung eines Kontaktlochs 29a in der BPSG-Schicht 29 eine Aufschmelzbehandlung bei einer Temperatur in einem Bereich von etwa 900°C bis 950°C durchgeführt, um einen Randteil des Kontaktlochs 29a glatt zu machen. In einem in Fig. 4 dargestellten Schritt wird die TiN-Schicht 30 als Grenz­ schichtmetall mit einer Dicke von etwa 100 nm gebildet. Nachdem die AlSiCu-Schicht mit einer Dicke von etwa 0,45 µm durch Zerstäubung aufgetragen worden ist, wird danach die erste Al-Schicht 31 durch ECR-Trockenätzen (Electron cy­ clotron resonance) strukturiert.
In einem in Fig. 5 dargestellten Schritt wird, nachdem die P-SiN-Schicht 33 mit einer Dicke von etwa 0,1 µm aufge­ tragen worden ist, die TEOS-Schicht 34 mit einer Dicke von etwa 0,2 µm gebildet. Nach einer SOG-Beschichtung werden unregelmäßige Teile auf der Oberfläche des Silizium­ substrats 21 mit dem SOG 35 durch Wärme- und Rückätzbehand­ lungen gefüllt, so dass die Oberfläche des Silizium­ substrats 21 geebnet wird. Des weiteren wird die TEOS-Schicht 36 mit einer Dicke von etwa 0,3 µm durch das CVD-Verfahren aufgetragen.
Danach wird in einem in Fig. 6 dargestellten Schritt die CrSi-Schicht durch Zerstäubung mit einer Dicke von etwa 15 nm aufgetragen und strukturiert, um den Dünnschichtwi­ derstand 37 zu bilden. Des weiteren wird das Grenzschicht­ metall 38, welches sich aus einer TiW-Schicht zusammen­ setzt, auf der gesamten Oberfläche des Siliziumsubstrats 21 einschließlich des Dünnschichtwiderstands 37 mit einer Dicke von etwa 100 nm (1000 Angström) aufgetragen. Danach wird in einem in Fig. 7 dargestellten Schritt die Al-Dünn­ schicht 39 zur Bildung der Elektroden des Dünnschichtwider­ stands 37 mit einer Dicke von etwa 200 nm (2000 Angström) aufgetragen. Danach wird ein Fotoresist 45 gebildet und derart strukturiert, dass es an beiden Enden des Dünn­ schichtwiderstands 37 zur Durchführung eines Fotolithogra­ phieschritts zurückbleibt.
In einem in Fig. 8 dargestellten Schritt wird die Al-Dünn­ schicht 39 durch Nassätzen unter Verwendung des Fotore­ sists 45 als Maske strukturiert. Darauf folgend wird in ei­ nem in Fig. 9 dargestellten Schritt das Grenzschichtmetall 38 durch Nassätzen unter Verwendung des Fotoresists 45 als Maske wiederum strukturiert. Bei diesem Nassätzen wird eine auf H2O2/NH4OH basierende Lösung als Ätzlösung verwendet. Daher kann eine hohe Ätzrate realisiert werden, um zu ver­ hindern, dass das Fotoresist 45 floated bzw. schwimmt, im Vergleich mit dem Fall, bei welchem die Ätzlösung lediglich H2O2 enthält.
Zu dieser Zeit wird das TiW, welches das Grenzschicht­ metall 38 bildet, als komplexe Ionen durch die folgenden Reaktionen (1) und (2) gelöst.
Ti + 6NH4⁺ + 4e⁻ → [Ti(NH3)6]2+ + 3H2 (1)
W + 80H⁻ → [WO4]2- + 4H2O + 6e⁻ (2).
Es wird berücksichtigt, dass die Reaktion (1) von Ti aktiver als die Reaktion (2) von W ist. Dementsprechend wird angenommen, dass eine W-Schicht (einer Dicke von etwa 1 nm (10 Angström)), welche Ti nicht enthält, als Rückstand 38a auf dem Dünnschichtwiderstand 37 und auf der TEOS-Schicht 36 als Ergebnis des Ätzens zurückbleibt. Danach wird der Rückstand 38a durch eine Sauerstoffplasmabehand­ lung hinreichend oxidiert, wodurch das Oxid gebildet wird. Das Fotoresist 45 wird während der Oxidation des Rückstands 38a durch die Sauerstoffplasmabehandlung nicht gebrannt bzw. verbrannt.
Danach wird in einem in Fig. 10 dargestellten Schritt der oxidierte Rückstand 38a zusammen mit dem Fotoresist 45 durch eine Resistentfernungslösung entfernt, welche ein or­ ganisches Amin oder dergleichen enthält. Insbesondere wird der oxidierte Rückstand 38a in der Resistentfernungslösung aufgelöst, um mit dem Fotoresist 45 vollständig entfernt zu werden. Das heißt der oxidierte Wolframrückstand 38a be­ sitzt eine Affinität zu einer OH-Gruppe und wird leicht in einer alkalischen Lösung durch die folgende Reaktion (3) gelöst:
WO3 + 2OH⁻ → [WO4]2- + H2O (3).
Als nächstes wird in einem in Fig. 11 dargestellten Schritt die Oberfläche des Siliziumsubstrats 21 vollständig mit der Siliziumoxidschicht (SiO2-Schicht) 40 bedeckt. In einem in Fig. 12 dargestellten Schritt wird, nachdem die Kontaktlöcher 40a in der Siliziumoxidschicht 40 gebildet worden sind, die AlSi-Schicht 41 als die zweite Al-Schicht gebildet, welche die Kontaktlöcher 40a füllt, und wird in eine Verdrahtungsstruktur strukturiert. Da zu dieser Zeit der Rückstand 38a, der gebildet wird, wenn das Grenz­ schichtmetall 38 geätzt wird, vollständig entfernt worden ist, wird die AlSi-Schicht 41 durch den Rückstand 38a nicht kurzgeschlossen.
Des weiteren wird die obere Oberfläche des Silizium­ substrats 21 einschließlich der AlSi-Schicht 41 vollständig mit der Schutzschicht 42 bedeckt, welche sich aus einer P-SiN-Schicht zusammensetzt, und es wird eine Ausheiz- bzw. Ausheilbehandlung durchgeführt. Dementsprechend ist die in­ tegrierte Schaltung des in Fig. 1 dargestellten MOSFET's fertiggestellt. Somit wird bei der vorliegenden Ausfüh­ rungsform der Rückstand 38a, welcher durch Ätzen des Grenz­ schichtmetalls (TiW) 38 gebildet wird, das Wolfram enthält, oxidiert, um Wolframoxid zu bilden, und durch die alkali­ sche Lösung entfernt. Daher wird der Rückstand 38a, dessen Entfernung lediglich durch Nassätzen schwierig ist, bei der vorliegenden Erfindung vollständig entfernt, wodurch ein Kurzschluss der Verdrahtungsstruktur verhindert wird.
Zweite Ausführungsform
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform bezüglich eines Verfah­ rens der Strukturierung des Grenzschichtmetalls 38. Ein Prozess der Herstellung der integrierten Schaltung des MOSFET's bei der zweiten Ausführungsform wird unter Bezug­ nahme auf Fig. 13 bis 16 beschrieben, welche lediglich Schritte darstellen, die sich von denen der ersten Ausfüh­ rungsform unterscheiden. Schritte, die ähnlich zu denen bei der ersten Ausführungsform sind, werden unter Bezugnahme auf die Figuren der ersten Ausführungsform beschrieben.
Zuerst werden die in Fig. 2 bis 5 dargestellten Schritte im wesentlichen auf dieselbe Weise wie bei der er­ sten Ausführungsform durchgeführt, und danach werden die in Fig. 13 bis 16 dargestellten Schritte durchgeführt. Ins­ besondere wird in einem in Fig. 13 dargestellten Schritt, nachdem die CrSi-Schicht 37 durch Zerstäubung auf eine Dicke von etwa 15 nm aufgetragen worden ist, das Grenz­ schichtmetall 38 aus TiW auf dem Dünnschichtwiderstand 37 mit einer Dicke von etwa 100 nm (1000 Angström) gebildet. Danach wird ein Fotoresist 51 aufgetragen und strukturiert, um an gewünschten Gebieten zurückzubleiben. Danach wird das Grenzschichtmetall 38 strukturiert. Dementsprechend bleibt der Rückstand 38a aus TiW auf dem Dünnschichtwiderstand 37 zurück. Als nächstes wird der Rückstand 38a durch eine Oxi­ dationsplasmabehandlung oxidiert.
In einem in Fig. 14 dargestellten Schritt wird der oxi­ dierte Rückstand 38a zusammen mit dem Fotoresist 51 unter Verwendung der Resistentfernungslösung einschließlich des organischen Amins oder dergleichen entfernt. Der oxidierte Rückstand 38a wird in der Resistentfernungslösung aufgelöst und zusammen mit dem Fotoresist 51 vollständig entfernt. Danach wird der Dünnschichtwiderstand 37 durch chemisches Trockenätzen unter Verwendung von CF4 und Sauerstoff che­ misch trockengeätzt. Da zu dieser Zeit der durch die Struk­ turierung des Grenzschichtmetalls 38 gebildete Rückstand 38a vollständig entfernt ist, wird die Strukturierung des Dünnschichtwiderstands 37 stabil durchgeführt.
Darauffolgend wird in einem in Fig. 15 dargestellten Schritt die Al-Dünnschicht 39 als die Dünnschichtwider­ standselektroden mit einer Dicke von etwa 200 nm (2000 Ang­ ström) aufgetragen. Danach wird ein Fotoresist 55 gebildet und strukturiert, um an beiden Enden des Dünnschichtwider­ stands 37 vorhanden zu sein. Danach wird ein Trockenätzen zur Strukturierung der Al-Dünnschicht 39 unter Verwendung des Fotoresists 55 als Maske durchgeführt. Als nächstes wird in einem in Fig. 16 dargestellten Schritt ein Trockenätzen zur Strukturierung des Grenzschichtmetalls 38 unter Verwendung des Fotoresists 55 als Maske wiederum und einer Ätzlösung auf der Grundlage von H2O2/NH4OH durchge­ führt. Dieses Ätzen erzeugt ebenfalls einen Rückstand aus TiW auf dem Dünnschichtwiderstand 37. Daher wird der Rück­ stand durch die Oxidationsplasmabehandlung und die Behand­ lung unter Verwendung der alkalischen Lösung im wesentli­ chen auf dieselbe Weise wie oben beschrieben entfernt.
Danach wird der in Fig. 11 und 12 dargestellte Schritt durchgeführt, wodurch die integrierte Schaltung des MOSFET's fertiggestellt wird. Somit kann bei der zweiten Ausführungsform die Strukturierung des Dünnschichtwider­ stands 37 durch vollständiges Entfernen des Rückstands 38a stabil gebildet werden, der während der Strukturierung des Grenzschichtmetalls 38 erzeugt wird.
Bei der oben beschriebenen ersten und zweiten Ausfüh­ rungsform wird der Rückstand 38a zusammen mit dem Fotore­ sist 45, 51 oder 55 entfernt. Dies liegt daran, dass der oxidierte Rückstand 38a in der organischen Aminlösung auf­ gelöst wird, welche zur Entfernung des Fotoresists 45, 51 und 55 verwendet wird. Dementsprechend wird der Herstel­ lungsprozess vereinfacht. Jedoch braucht der Rückstand 38a nicht stets zusammen mit den Fotoresisten 45, 51 und 55 entfernt werden, sondern kann durch eine andere alkalische Lösung entfernt werden. Beispielsweise kann wiederum eine Lösung auf der Grundlage von H2O2/NH4OH verwendet werden, um den oxidierten Rückstand 38a zu entfernen. Das Verfahren des Oxidierens des Rückstands 38a ist nicht auf die O2-Plasmabehandlung beschränkt, sondern es können andere Oxi­ dationsbehandlungen wie eine Wärmebehandlung, eine Ozon­ plasmabehandlung und dergleichen angewandt werden.
Bei der oben beschriebenen ersten und zweiten Ausfüh­ rungsform wird die vorliegende Erfindung für die Struktu­ rierung von Titan-Wolfram verwendet, welches das Grenz­ schichtmetall 38 als Elektrodenteile des Dünnschichtwider­ stands 37 bildet; jedoch kann die vorliegende Erfindung auf andere Materialien wie die Titan-Wolfram-Legierung ange­ wandt werden. Beispielsweise ist die vorliegende Erfindung auf Materalien anwendbar, welche Wolfram enthalten wie eine Wolframschicht, eine Wolframsilicidschicht, eine Molybdän-Wolf­ ramschicht und eine Tantal-Wolframschicht.
Wolfram und seine Legierungen werden für Verdrahtungs­ strukturen und dergleichen verschiedener Halbleiteranord­ nungen weiträumig verwendet. Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung angewandt wird, wenn diese Teile ge­ ätzt werden. Beispielsweise wird Wolfram oder Wolframsi­ licid unabhängig oder im Zusammenwirken mit Polysilizium zur Bildung einer Schichtstruktur (einer Polycidstruktur (poly-cid structure) oder einer Polymetallstruktur) als Gateelektrode eines MOSFET-Elements oder eines TFT-Elements verwendet. Kürzlich wurde Wolfram weiträumig als vergrabe­ nes Metall verwendet, welches in winzigen Kontaktlöchern im Submikrometerbereich vergraben wird. Wolfram kann auf der gesamten Oberfläche eines Substrats zur Verwendung als Ver­ drahtungsstruktur nach dem Füllen der Kontaktlöcher aufge­ tragen werden. Titan-Wolfram, welches bei den oben be­ schriebenen Ausführungsformen verwendet wird, kann als Grenzschichtmetall für Elektrodenteile von Halbleiteranord­ nungen zusätzlich zu dem Dünnschichtwiderstand verwendet werden und kann als Verdrahtungsstruktur mit einer Schicht­ struktur, welche mit Aluminum, Gold oder dergleichen aufge­ schichtet wird, verwendet werden.
Bei der oben beschriebenen ersten und zweiten Ausfüh­ rungsform wird Nassätzen auf Titan-Wolfram als Grenz­ schichtmetall 38 unter Berücksichtigung der Wirkungen auf den darunter liegenden Dünnschichtwiderstand 37 durchge­ führt. Bei einer Struktur jedoch, bei welcher derartige Be­ schränkungen nicht vorhanden sind, wird im allgemeinen ein Trockenätzen auf Wolfram oder einer Wolframlegierung durch­ geführt. Beispielsweise wird Wolfram durch ein Gas wie SF6/N2 oder CF4/O2 geätzt, Wolframsilicid wird durch ein Gas wie SF6/Cl2 oder SF6/HBr geätzt, und Titan-Wolfram wird durch ein Gas wie CF4/O2 oder SF6/Ar geätzt.
Wenn beispielsweise Titan-Wolfram trockengeätzt wird, ist jedoch Titan dafür verantwortlich an einer Ätzkammer und einer innenseitigen Wand eines Auslassrohrs einer Trockenätzvorrichtung anzuhaften, wodurch unerwünschte Teilchen erzeugt werden. Daher wird es erwünscht bei der Bearbeitung eher ein Nassätzen als ein Trockenätzen durchzu­ führen. In einem derartigen Fall wird die Strukturierung unter Verwendung einer Ätzlösung wie einem wässrigen Was­ serstoffperoxid oder einer Lösung, welche Wasserstoff­ peroxid, Ammoniak und Wasser enthält, durchgeführt, um ein selektives Ätzen bezüglich von darunter liegendem Silizium, einer Siliziumoxidschicht, einer Siliziumnitridschicht, Glas oder dergleichen bereitzustellen. In diesem Fall wird außerdem ein pulverförmiger oder schichtförmiger Ätzrück­ stand gebildet. Der Rückstand kann ein Leck zwischen Elek­ troden und Verdrahtungsstrukturen und eine Verschlechterung der Verarbeitungsgenauigkeit eines Gates mit einer Polycid/Polymetallstruktur und Polysilizium hervorrufen, welches unter der Verdrahtungsstruktur liegt.
Daher kann die Rückstandsentfernungstechnik der vorlie­ genden Erfindung auf diese Anordnungsstrukturen angewandt werden. D.h., die durch den Rückstand hervorgerufenen Schwierigkeiten können durch Oxidieren des Wolframrück­ stands und Umformung in Wolframoxid und durch Auflösen des Oxids in einer alkalischen Lösung zur Entfernung effektiv verhindert werden.
Ebenfalls kann die vorliegende Erfindung nicht nur auf die Rückstandsentfernungstechnik sondern auf eine Struktu­ rierungstechnik zur Strukturierung einer Verdrahtungsstruk­ tur angewandt werden, welche Wolfram enthält. Beispielswei­ se wird nachdem eine Wolframdünnschicht als Elektrodenmate­ rial aufgetragen worden ist, ein unnötiger Teil der Wolf­ ramdünnschicht zur Bildung der Verdrahtungsstruktur selek­ tiv oxidiert und durch eine alkalische Lösung entfernt.
Vorstehend wurde ein Ätzverfahren und ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung unter Anwendung des Ätzverfahrens offenbart. Bei dem Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung wird ein Barriere- bzw. Grenz­ schichtmetall (38), welches auf einer metallischen Dünn­ schicht zur Bildung eines Dünnschichtwiderstands (37) ange­ ordnet wird, durch Nassätzen strukturiert. Das Nassätzen erzeugt einen Rückstand (38a) auf dem Grenzschichtmetall (38). Der Rückstand (38a) wird nach der Oxidation davon entfernt. Dementsprechend wird der Rückstand (38a) voll­ ständig entfernt. Als Ergebnis wird die Strukturierung des Dünnschichtwiderstands (37) stabil durchgeführt, und es tritt bezüglich einer Verdrahtungsstruktur, die über dem Grenzschichtmetall (38) angeordnet ist, kein Kurzschluss auf.

Claims (18)

1. Ätzverfahren mit den Schritten:
Oxidieren eines bestimmten Gebiets (38a) einer Dünn­ schicht (38), welche Wolfram enthält; und
Entfernen des bestimmten Gebiets (38) durch eine alka­ lische Lösung.
2. Ätzverfahren mit den Schritten:
Strukturieren eines Elektrodenmaterials (38), welches Wolfram enthält;
Oxidieren eines Rückstands (38a), welcher erzeugt wird, wenn das Elektrodenmaterial (38) strukturiert wird; und
Entfernen des Rückstands (38a).
3. Ätzverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückstand (38a) durch eine alkalische Lösung ent­ fernt wird.
4. Ätzverfahren nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrodenmaterial durch eine Lö­ sung strukturiert wird, welche Wasserstoffperoxid enthält.
5. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung mit den Schritten:
Bilden einer Dünnschichtwiderstandsschicht zur Bildung eines Dünnschichtwiderstands (37) auf einem Substrat (21);
Bilden einer Schicht eines Grenzschichtmetalls zur Bildung eines Grenzschichtmetalls (38) auf dem Dünnschicht­ widerstand (37);
Bilden einer Elektrodenschicht (39) auf der Schicht eines Grenzschichtmetalls;
Strukturieren der Elektrodenschicht (39) zur Bildung einer Elektrode;
Strukturieren der Schicht eines Grenzschichtmetalls zur Bildung eines Grenzschichtmetalls (38) auf der Grund­ lage einer Form der Elektrode;
Oxidieren eines Rückstands (38a), welcher gebildet wird, wenn die Schicht eines Grenzschichtmetalls struktu­ riert wird; und
Entfernen des Rückstands (38a).
6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch den Schritt des Bildens eines Resists (45, 55) mit einer be­ stimmten Struktur auf der Elektrodenschicht, wobei
die Schicht eines Grenzschichtmetalls unter Verwendung des Resists (45, 55) als Maske strukturiert wird; und
das Resist (45, 55) zusammen mit dem Rückstand (38a) entfernt wird, nachdem der Rückstand (38a) oxidiert worden ist.
7. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung mit den Schritten:
Bilden einer Dünnschichtwiderstandsschicht zur Bildung eines Dünnschichtwiderstands (37) auf einem Halbleiter­ substrat (21);
Bilden einer Schicht eines Grenzschichtmetalls zur Bildung eines Grenzschichtmetalls (38) auf der Dünnschicht­ widerstandsschicht;
Strukturieren der Schicht eines Grenzschichtmetalls durch Nassätzen, um eine Form eines bestimmten Teils der Schicht eines Grenzschichtmetalls zu definieren und einen Rückstand (38a) an einem Teil außer dem bestimmten Teil der Schicht eines Grenzschichtmetalls zu erzeugen;
Oxidieren des Rückstands (38a); und
Entfernen des Rückstands (38a).
8. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch den Schritt des Strukturierens der Dünnschichtwiderstands­ schicht, um eine Form des Dünnschichtwiderstands (37) zu definieren, nachdem der Rückstand (38a) entfernt worden ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch den Schritt:
Strukturieren des bestimmten Teils der Schicht eines Grenzschichtmetalls, um das Grenzschichtmetall (38) zu bil­ den, bevor die Dünnschichtwiderstandsschicht strukturiert worden ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch die Schritte:
Oxidieren eines sekundären Rückstands (38a), welcher auf dem Dünnschichtwiderstand (37) gebildet wird, wenn der bestimmte Teil der Schicht eines Grenzschichtmetalls struk­ turiert wird; und
Entfernen des Rückstands (38a).
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, gekenn­ zeichnet durch die Schritte:
Bilden einer leitenden Schicht (39) auf dem bestimmten Teil der Schicht eines Grenzschichtmetalls, nachdem die Dünnschichtwiderstandsschicht strukturiert worden ist;
Strukturieren der leitenden Schicht (39);
Bilden einer Isolierschicht auf dem Dünnschichtwider­ stand (37) und auf der leitenden Schicht (39);
Bilden eines Kontaktlochs (40a) in der Isolierschicht (40), um die leitende Schicht (39) von dem Kontaktloch (40a) bloßzulegen; und
Bilden einer Verdrahtungsstruktur, welche mit der lei­ tenden Schicht (39) über das Kontaktloch (40a) kommuni­ ziert.
12. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch die Schritte:
Strukturieren der Dünnschichtwiderstandsschicht, um eine Form des Dünnschichtwiderstands (37) zu definieren, bevor die Schicht eines Grenzschichtmetalls gebildet wird; und
wobei die Schicht eines Grenzschichtmetalls derart strukturiert wird, dass der bestimmte Teil der Schicht ei­ nes Grenzschichtmetalls auf dem Dünnschichtwiderstand (37) als das Grenzschichtmetall (38) zurückbleibt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch die Schritte:
Bilden einer leitenden Schicht (39) auf der Schicht eines Grenzschichtmetalls;
Bilden eines Resists (45) auf der leitenden Schicht; und
Strukturieren der leitenden Schicht (39) durch das darauf vorhandene Resist (45),
wobei die Schicht eines Grenzschichtmetalls durch das darauf vorhandene Resist (45) strukturiert wird, nachdem die leitende Schicht (39) strukturiert worden ist.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass Resist (45) getrennt von dem Rückstand (38a) entfernt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch die Schritte:
Bilden einer Isolierschicht (40)) auf dem Substrat (21), welches darauf den Dünnschichtwiderstand (37) und das Grenzschichtmetall (38) hält, nachdem das Resist (45) ent­ fernt worden ist;
Bilden eines Kontaktlochs (40a) in der Isolierschicht (40); und
Bilden einer Verdrahtungsstruktur, welche mit dem Grenzschichtmetall (38) durch das Kontaktloch (40a) kommu­ niziert.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, gekenn­ zeichnet durch den Schritt des Bildens eines Resists (45) mit einer bestimmten Struktur auf der Schicht eines Grenz­ schichtmetalls, wobei:
die Schicht eines Grenzschichtmetalls unter Verwendung des Resists (45) als Maske strukturiert wird; und
das Resist (45) zusammen mit dem Rückstand (38a) ent­ fernt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, gekenn­ zeichnet durch den Schritt des Bildens eines Resists (45) mit einer bestimmten Struktur auf der Schicht eines Grenz­ schichtmetalls, wobei:
die Schicht eines Grenzschichtmetalls unter Verwendung des Resists (45) als Maske strukturiert wird; und
das Resist (45) getrennt von dem Rückstand (38a) ent­ fernt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückstand (38a) durch eine Lösung entfernt wird, welches organisches Amin enthält.
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