DE19943175B4 - Ätzverfahren und Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung unter Verwendung des Ätzverfahrens - Google Patents
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Abstract
Ätzverfahren mit den Schritten: Strukturieren eines Elektrodenmaterials, welches Wolfram enthält, derart, dass ein Rückstand (38a) als Wolfram-Dünnschicht erzeugt wird, die eine tiefer gelegene Schicht bedeckt; Oxidieren des Rückstands (38a) durch Sauerstoffplasmabehandlung; und Entfernen des oxidierten Rückstands (38a) durch eine Lösung, welche organisches Amin enthält, oder durch eine alkalische Lösung, welche Wasserstoffperoxid/NH4OH enthält.
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ätzverfahren, insbesondere zur Bildung einer Verdrahtungsstruktur, eines Barriere- bzw. Grenzschichtmetalls (barrier metal) oder dergleichen aus Wolfram oder einer Legierung davon.
- Beispielsweise nimmt ein aus CrSi oder dergleichen gebildeter Dünnschichtwiderstand eine Struktur einer Sandwichbauart als Elektrodenstruktur an, bei welcher ein Grenzschichtmetall zwischen einer Al-Dünnschicht und einem Dünnschichtwiderstand schichtweise angeordnet ist, um eine wechselseitige Diffusion dazwischen zu verhindern. Dementsprechend soll eine Verschlechterung der Charakteristik infolge der wechselseitigen Diffusion verhindert werden.
- Wenn ein derartiges Grenzschichtmetall durch Trockenätzen gebildet wird, wodurch ein hinreichend selektives Verhältnis zwischen dem Grenzschichtmetall und dem Dünnschichtwiderstand nicht erzielt werden kann, wird der durch Überätzen bloßgelegte Dünnschichtwiderstand leicht geätzt. Da im Allgemeinen der Dünnschichtwiderstand eine geringe Dicke von etwa 10 nm besitzt, ändert das Ätzendes Dünnschichtwiderstands stark die Charakteristik wie einen Widerstandswert davon. Daher muss das Grenzschichtmetall durch Nassätzen gebildet werden, wodurch ein hinreichendes selektives Ätzverhältnis erzielt werden kann.
- Das Nassätzen des Grenzschichtmetalls kann jedoch Überschüsse 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
17A bis17C und18A bis18E erklärt, welche Strukturierungsprozesse der Sandwichstruktur darstellen, die sich aus der Al-Dünnschicht, dem Grenzschichtmetall und dem Dünnschichtwiderstand zusammensetzt. Der in17A bis17C dargestellte Strukturierungsprozess unterscheidet sich von demjenigen, der in18A bis18E dargestellt ist.17A bis17C stellen einen Fall dar, bei welchem der Dünnschichtwiderstand strukturiert wird, nachdem das Grenzschichtmetall strukturiert worden ist, während18A bis18E einen Fall darstellen, bei welchem der Dünnschichtwiderstand strukturiert wird, bevor das Grenzschichtmetall strukturiert worden ist. - Wenn der in
17A bis17C dargestellte Prozess angenommen wird, werden zuerst wie in17A dargestellt eine CrSi-Schicht102 zur Bildung des Dünnschichtwiderstands und eine TiW-Schicht103 zur Bildung des Grenzschichtmetalls auf einer Isolierschicht101 in Folge aufgetragen. Danach wird wie in17B dargestellt die TiW-Schicht103 unter Verwendung eines Resists104 als Maske zur Bildung des Grenzschichtmetalls strukturiert. Zu dieser Zeit verbleibt ein Rückstand13A aus TiW auf der CrSi-Schicht102 zurück. Wenn wie in17C dargestellt der Dünnschichtwiderstand beispielsweise durch chemisches Trockenätzen strukturiert wird, um eine definierte Form aufzuweisen, wirkt sich der Rückstand103a ungünstig auf die Strukturierung aus. - Wenn in der Zwischenzeit der in
18A bis18E dargestellte Prozess angenommen wird, wird zuerst wie in18A dargestellt erstes Al202 auf einer Isolierschicht201 gebildet, und es wird ein Dünnschichtwiderstand204 benachbart zu dem ersten Al202 über einer Isolierschicht203 gebildet. Danach werden wie in18B dargestellt eine TiW-Schicht205 zur Bildung des Grenzschichtmetalls und eine Al-Dünnschicht206 in Folge aufgetragen. Wie in18C dargestellt wird die Al-Dünnschicht206 unter Verwendung eines Resists207 als Maske struktuiert. Des weiteren wird die TiW-Schicht205 wie in18D dargestellt zur Bildung des Grenzschichtmetalls strukturiert. Zu der Zeit bleibt ein Rückstand205a aus TiW auf dem Dünnschichtwiderstand204 und auf der Isolierschicht203 zurück. Wenn daher wie in18E dargestellt eine Verdrahtungsstruktur209 über einer Isolierschicht208 gebildet wird, kann die Verdrahtungsstruktur209 durch den Rückstand205a kurzgeschlossen werden. - Es ist nicht leicht die Rückstände
203a ,205a durch Verlängern der Ätzzeit und/oder durch Ändern der Ätzbedingungen 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. - Ausgangspunkt für das Verfahren der vorliegenden Erfindung können sein:
DE 195 20 768 A1 ,JP 08-250462 A DE 197 48 847 A1 ,US 4 443 295 A ,US 5 334 332 A ,US 5 382 916 A oderJP 60-163466 AA - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es die oben beschriebenen 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 Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung bereitzustellen, bei welchem ein Dünnschichtwiderstand stabil gebildet wird und eine Verdrahtungsstruktur nicht kurzgeschlossen 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 Ansprüche 1, 3 oder 5.
- Entsprechend einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein bestimmtes Gebiet einer Dünnschicht, welche Wolfram enthält, durch eine alkalische Lösung entfernt, nachdem das bestimmte Gebiet oxidiert worden ist. Als Ergebnis kann das bestimmte Gebiet vollständig entfernt werden.
- Entsprechend einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird, nachdem ein Elektrodenmaterial, welches Wolfram enthält, zur Bildung eines Rückstands strukturiert, der Rückstand oxidiert und danach entfernt.
- Entsprechend einem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird bei einem Verfahren zur Bildung einer Halbleiteranordnung ein Rückstand, welcher erzeugt wird, wenn eine Schicht eines Grenzschichtmetalls zur Bildung einer Grenzschicht strukturiert wird, nach der Oxidierung davon entfernt. Dementsprechend kann der Rückstand vollständig entfernt werden. Eine Dünnschichtwiderstandsschicht, welche unter der Schicht eines Grenzschichtmetalls liegt, kann zur Bildung eines Dünnschichtwiderstands strukturiert werden, bevor die Schicht eines Grenzschichtmetalls strukturiert wird. Andernfalls kann die Dünnschichtwiderstandsschicht strukturiert werden, nachdem der Rückstand entfernt worden ist. In diesem Fall kann die Strukturierung der Schicht eines Grenzschichtmetalls ohne ungünstige Einwirkung 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 Grenzschichtmetalls vorgesehen wird und als Maske dient. In diesem 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 Grenzschichtmetalls und des Dünnschichtwiderstands gebildet werden, nachdem der Rückstand entfernt worden ist, und es kann eine Verdrahtungsstruktur auf der Isolierschicht zum Kommunizieren mit dem Grenzschichtmetall durch ein Kontaktloch in der Isolierschicht gebildet werden. Da der Rückstand nicht zurückgeblieben ist, wird in diesem Fall die Verdrahtungsstruktur nicht durch den Rückstand kurzgeschlossen.
- Die vorliegende Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
-
1 zeigt eine Querschnittsansicht, welche eine integrierte Schaltung darstellt, die ein MOSFET-Teil und ein CrSi-Widerstandsteil enthält, welche durch ein Verfahren einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt worden sind; -
2 bis12 zeigen Querschnittsansichten, welche einen Prozess zur Herstellung der integrierten Schaltung einer ersten bevorzugten Ausführungsform stufenweise darstellen; -
13 bis16 zeigen Querschnittsansichten, welche einen Prozess zur Herstellung der integrierten Schaltung einer zweiten bevorzugten Ausführungsform stufenweise darstellen; -
17A bis17C zeigen Querschnittsansichten zur Erklärung eines Zustands, bei welchem ein Grenzschichtmetall entsprechend dem Stand der Technik strukturiert worden ist; und -
18A bis18E zeigen Querschnittsansichten zur Erklärung eines Zustands, bei welchem das Grenzschichtmetall entsprechend dem Stand der Technik strukturiert worden ist. - Entsprechend
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 Schicht21c mit einer hohen Störstellenkonzentration und eine n-Typ Schicht21d mit einer niedrigen Störstellenkonzentration auf einem p-Typ Substrat21a mit einer hohen Störstellenkonzentration über einer Siliziumoxidschicht21b vorgesehen sind. Ein Graben ist in dem Siliziumsubstrat21 gebildet und mit einer Siliziumoxidschicht22a und einer Polysiliziumschicht22b gefüllt. Dementsprechend sind ein Elementebildungsgebiet (MOSFET-Bildungsgebiet)23 und ein Dünnschichtwiderstandsbildungsgebiet24 voneinander isoliert. In dem Elementebildungsgebiet23 ist eine p-Typ Muldenschicht23a durch Implantieren von p-Typ Verunreinigungen in die n-Typ Schicht21d gebildet, und es sind ein n-Typ Sourcegebiet25a und ein n-Typ Draingebiet25b in einem Oberflächengebiet der p-Typ Muldenschicht23a vorgesehen. - Eine Gateoxidschicht
26 ist auf der Oberfläche der p-Typ Muldenschicht23a zwischen dem Sourcegebiet25a und dem Draingebiet25b gebildet. Eine LOCOS-Schicht27 ist auf der Oberfläche des Siliziumsubstrats21 gebildet, um das Dünnschichtwiderstandsbildungsgebiet24 von dem Elementebildungsgebiet23 zu isolieren. Eine Gateelektrode28 ist auf der Gateoxidschicht26 gebildet, und die Gateelektrode28 ist mit einer BPSG-Isolierschicht29 bedeckt. Das Sourcegebiet25a und das Draingebiet25b sind elektrisch mit einer TiN-Schicht30 und einer AlSiCu-Schicht31 als erster Al-Schicht (Sourceelektrode und Drainelektrode) über Kontaktlöcher verbunden. Verdrahtungsstrukturen32a ,32b , welche auf der BPSG-Schicht29 innerhalb des Dünnschichtwiderstandsbildungsgebiets24 vorgesehen sind, werden gleichzeitig gebildet, wenn die AlSiCu-Schicht31 gebildet wird. - Die Gateelektrode
28 und die Sourceelektrode (Drainelektrode)31 sind mit einer P-SiN-Schicht33 , einer TEOS-Schicht34 , einem SOG (Spin an Glass)35 und einer TEOS-Schicht36 bedeckt. Danach wird ein Dünnschichtwiderstand37 an einer bestimmten Position auf der Siliziumoxidschicht36 angeordnet. Der Dünnschichtwiderstand37 setzt sich aus einer CrSi-Schicht mit einer Dicke von etwa 15 nm zusammen. Die LOCOS-Schicht27 besitzt ein ungleichmäßig geformtes Teil27a , das unter dem Dünnschichtwiderstand37 liegt, zur Zerstreuung eines Laserstrahls, wenn Lasertrimmen zur Einstellung eines Widerstandswerts des Dünnschichtwiderstands37 durchgeführt wird. Das unregelmäßig geformte Teil27a verhindert eine Interferenz des Laserstrahls und dergleichen, so dass der Dünnschichtwiderstand37 wie gewünscht geschmolzen und geschnitten werden kann. - Ein Barriere- bzw. Grenzschichtmetall
38 ist auf beiden Enden des Dünnschichtwiderstands37 angeordnet, und eine Al-Dünnschicht39 als Dünnschichtwiderstandselektroden ist auf dem Grenzschichtmetall38 angeordnet. Des weiteren ist eine Siliziumoxidschicht40 als Zwischenisolierschicht zur Bedeckung der gesamten Oberfläche des Siliziumsubstrats21 einschließlich des Dünnschichtwiderstands37 gebildet. Eine Al-Dünnschicht41 ist als zweite Al-Schicht zur Bildung einer Verdrahtungsstruktur gebildet, welche Kontaktlöcher40a füllt, die in der Siliziumoxidschicht40 gebildet sind. Die obere Oberfläche des Siliziumsubtrats21 einschließlich der Al-Dünnschicht41 ist vollständig mit einer Schutzschicht42 bedeckt, die sich aus einer P-SiN-Schicht zusammensetzt. - Als nächstes wird das Verfahren zur Herstellung der integrierten Schaltung des MOSFET's unter Bezugnahme auf
2 bis12 erklärt. Zuerst wird das Siliziumsubstrat21 aufbereitet bzw. bereitgestellt, bei welchem die n-Typ21c mit hoher Störstellenkonzentration und die n-Typ Schicht21d mit niedriger Störstellenkonzentration auf dem p-Typ Substrat21a mit hoher Störstellenkonzentration über der Siliziumoxidschicht21b angeordnet wird. Danach wird der Graben derart gebildet, dass er die Siliziumoxidschicht21b an der Schnittstelle zwischen den Elementen erreicht. Die Siliziumoxidschicht22a wird auf der Seitenwand des Grabens angeordnet, und die durch die Siliziumoxidschicht22a definierte Lücke wird mit der Polysiliziumschicht22b 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 Schicht21d in dem MOSFET-Bildungsgebiet23 gebildet wird. Danach wird die LOCOS-Oxidschicht auf dem Graben durch LOCOS-Oxidation gebildet, um das unregelmäßig geformte Teil27a in dem Dünnschichtwiderstandsbildungsgebiet24 zur Verbesserung der Durchführbarkeit des Lasertrimmens für den Dünnschichtwiderstand37 (vgl.1 ) zu erhalten. - Nachdem die Gateoxidschicht
26 auf der p-Typ Muldenschicht23a gebildet worden ist, wird Polysilizium darauf aufgetragen. Die Gateelektrode28 wird durch Strukturierung des Polysiliziums gebildet. Danach wird eine Ionenimplantierung unter Verwendung der Gateelektrode28 als Maske durchgeführt, danach wird eine Wärmebehandlung durchgeführt. Darauffolgend werden das Sourcegebiet25a und das Draingebiet25b gebildet. Danach wird die BPSG-Schicht29 auf der gesamten Oberfläche des Siliziumsubstrats21 als Zwischenisolierschicht durch ein CVD-Verfahren oder dergleichen gebildet. Danach wird eine Aufschmelzbehandlung durchgeführt. - In einem in
3 dargestellten Schritt wird nach der Bildung eines Kontaktlochs29a in der BPSG-Schicht29 eine Aufschmelzbehandlung bei einer Temperatur in einem Bereich von etwa 900°C bis 950°C durchgeführt, um einen Randteil des Kontaktlochs29a glatt zu machen. In einem in4 dargestellten Schritt wird die TiN-Schicht30 als Grenzschichtmetall 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-Schicht31 durch ECR-Trockenätzen (Electron cyclotron resonance) strukturiert. - In einem in
5 dargestellten Schritt wird, nachdem die P-SiN-Schicht33 mit einer Dicke von etwa 0,1 μm aufgetragen worden ist, die TEOS-Schicht34 mit einer Dicke von etwa 0,2 μm gebildet. Nach einer SOG-Beschichtung werden unregelmäßige Teile auf der Oberfläche des Siliziumsubstrats21 mit dem SOG35 durch Wärme- und Rückätzbehandlungen gefüllt, so dass die Oberfläche des Siliziumsubstrats21 geebnet wird. Des weiteren wird die TEOS-Schicht36 mit einer Dicke von etwa 0,3 μm durch das CVD-Verfahren aufgetragen. - Danach wird in einem in
6 dargestellten Schritt die CrSi-Schicht durch Zerstäubung mit einer Dicke von etwa 15 nm aufgetragen und strukturiert, um den Dünnschichtwiderstand37 zu bilden. Des weiteren wird das Grenzschichtmetall38 , welches sich aus einer TiW-Schicht zusammensetzt, auf der gesamten Oberfläche des Siliziumsubstrats21 einschließlich des Dünnschichtwiderstands37 mit einer Dicke von etwa 100 nm (1000 Angström) aufgetragen. Danach wird in einem in7 dargestellten Schritt die Al-Dünnschicht39 zur Bildung der Elektroden des Dünnschichtwiderstands37 mit einer Dicke von etwa 200 nm (2000 Angström) aufgetragen. Danach wird ein Fotoresist45 gebildet und derart strukturiert, dass es an beiden Enden des Dünnschichtwiderstands37 zur Durchführung eines Fotolithographieschritts zurückbleibt. - In einem in
8 dargestellten Schritt wird die Al-Dünnschicht39 durch Nassätzen unter Verwendung des Fotoresists45 als Maske strukturiert. Darauffolgend wird in einem in9 dargestellten Schritt das Grenzschichtmetall38 durch Nassätzen unter Verwendung des Fotoresists45 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 verhindern, dass das Fotoresist45 floated bzw. schwimmt, im Vergleich mit dem Fall, bei welchem die Ätzlösung lediglich H2O2 enthält. - Zu dieser Zeit wird das TiW, welches das Grenzschichtmetall
38 bildet, als komplexe Ionen durch die folgenden Reaktionen (1) und (2) gelöst.Ti + 6NH4 + + 4e– → [Ti(NH3)6]2+ + 3H2 (1) W + 8OH– – [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 Dünnschichtwiderstand37 und auf der TEOS-Schicht36 als Ergebnis des Ätzens zurückbleibt. Danach wird der Rückstand38a durch eine Sauerstoffplasmabehandlung hinreichend oxidiert, wodurch das Oxid gebildet wird. Das Fotoresist45 wird während der Oxidation des Rückstands38a durch die Sauerstoffplasmabehandlung nicht gebrannt bzw. verbrannt. - Danach wird in einem in
10 dargestellten Schritt der oxidierte Rückstand38a zusammen mit dem Fotoresist45 durch eine Resistentfernungslösung entfernt, welche ein organisches Amin oder dergleichen enthält. Insbesondere wird der oxidierte Rückstand38a in der Resistentfernungslösung aufgelöst, um mit dem Fotoresist45 vollständig entfernt zu werden. Das heißt der oxidierte Wolframrückstand38a besitzt 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
11 dargestellten Schritt die Oberfläche des Siliziumsubstrats21 vollständig mit der Siliziumoxidschicht (SiO2-Schicht)40 bedeckt. In einem in12 dargestellten Schritt wird, nachdem die Kontaktlöcher40a in der Siliziumoxidschicht40 gebildet worden sind, die AlSi-Schicht41 als die zweite Al-Schicht gebildet, welche die Kontaktlöcher40a füllt, und wird in eine Verdrahtungsstruktur strukturiert. Da zu dieser Zeit der Rückstand38a , der gebildet wird, wenn das Grenzschichtmetall38 geätzt wird, vollständig entfernt worden ist, wird die AlSi-Schicht41 durch den Rückstand38a nicht kurzgeschlossen. - Des weiteren wird die obere Oberfläche des Siliziumsubstrats
21 einschließlich der AlSi-Schicht41 vollständig mit der Schutzschicht42 bedeckt, welche sich aus einer P-SiN-Schicht zusammensetzt, und es wird eine Ausheiz- bzw. Ausheilbehandlung durchgeführt. Dementsprechend ist die integrierte Schaltung des in1 dargestellten MOSFET's fertiggestellt. Somit wird bei der vorliegenden Ausführungsform der Rückstand38a , welcher durch Ätzen des Grenzschichtmetalls (TiW)38 gebildet wird, das Wolfram enthält, oxidiert, um Wolframoxid zu bilden, und durch die alkalische Lösung entfernt. Daher wird der Rückstand38a , 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 Verfahrens der Strukturierung des Grenzschichtmetalls
38 . Ein Prozess der Herstellung der integrierten Schaltung des MOSFET's bei der zweiten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf13 bis16 beschrieben, welche lediglich Schritte darstellen, die sich von denen der ersten Ausführungsform 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
2 bis5 dargestellten Schritte im wesentlichen auf dieselbe Weise wie bei der ersten Ausführungsform durchgeführt, und danach werden die in13 bis16 dargestellten Schritte durchgeführt. Insbesondere wird in einem in13 dargestellten Schritt, nachdem die CrSi-Schicht37 durch Zerstäubung auf eine Dicke von etwa 15 nm aufgetragen worden ist, das Grenzschichtmetall38 aus TiW auf dem Dünnschichtwiderstand37 mit einer Dicke von etwa 100 nm (1000 Angström) gebildet. Danach wird ein Fotoresist51 aufgetragen und strukturiert, um an gewünschten Gebieten zurückzubleiben. Danach wird das Grenzschichtmetall38 strukturiert. Dementsprechend bleibt der Rückstand38a aus TiW auf dem Dünnschichtwiderstand37 zurück. Als nächstes wird der Rückstand38a durch eine Oxidationsplasmabehandlung oxidiert. - In einem in
14 dargestellten Schritt wird der oxidierte Rückstand38a zusammen mit dem Fotoresist51 unter Verwendung der Resistentfernungslösung einschließlich des organischen Amins oder dergleichen entfernt. Der oxidierte Rückstand38a wird in der Resistentfernungslösung aufgelöst und zusammen mit dem Fotoresist51 vollständig entfernt. Danach wird der Dünnschichtwiderstand37 durch chemisches Trockenätzen unter Verwendung von CF4 und Sauerstoff chemisch trockengeätzt. Da zu dieser Zeit der durch die Strukturierung des Grenzschichtmetalls38 gebildete Rückstand38a vollständig entfernt ist, wird die Strukturierung des Dünnschichtwiderstands37 stabil durchgeführt. - Darauffolgend wird in einem in
15 dargestellten Schritt die Al-Dünnschicht39 als die Dünnschichtwiderstandselektroden mit einer Dicke von etwa 200 nm (2000 Angström) aufgetragen. Danach wird ein Fotoresist55 gebildet und strukturiert, um an beiden Enden des Dünnschichtwiderstands37 vorhanden zu sein. Danach wird ein Trockenätzen zur Strukturierung der Al-Dünnschicht39 unter Verwendung des Fotoresists55 als Maske durchgeführt. Als nächstes wird in einem in16 dargestellten Schritt ein Trockenätzen zur Strukturierung des Grenzschichtmetalls38 unter Verwendung des Fotoresists55 als Maske wiederum und einer Ätzlösung auf der Grundlage von H2O2/NH4OH durchgeführt. Dieses Ätzen erzeugt ebenfalls einen Rückstand aus TiW auf dem Dünnschichtwiderstand37 . Daher wird der Rückstand durch die Oxidationsplasmabehandlung und die Behandlung unter Verwendung der alkalischen Lösung im wesentlichen auf dieselbe Weise wie oben beschrieben entfernt. - Danach wird der in
11 und12 dargestellte Schritt durchgeführt, wodurch die integrierte Schaltung des MOSFET's fertiggestellt wird. Somit kann bei der zweiten Ausführungsform die Strukturierung des Dünnschichtwiderstands37 durch vollständiges Entfernen des Rückstands38a stabil gebildet werden, der während der Strukturierung des Grenzschichtmetalls38 erzeugt wird. - Bei der oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform wird der Rückstand
38a zusammen mit dem Fotoresist45 ,51 oder55 entfernt. Dies liegt daran, dass der oxidierte Rückstand38a in der organischen Aminlösung aufgelöst wird, welche zur Entfernung des Fotoresists45 ,51 und55 verwendet wird. Dementsprechend wird der Herstellungsprozess vereinfacht. Jedoch braucht der Rückstand38a nicht stets zusammen mit den Fotoresisten45 ,51 und55 entfernt werden, sonderen kann durch eine andere alkalische Lösung entfernt werden. Beispielsweise kann wiederum eine Lösung auf der Grundlage von H2O2/NH4OH verwendet werden, um den oxidierten Rückstand38a zu entfernen. Das Verfahren des Oxidierens des Rückstands38a ist auf die O2-Plasmabehandlung beschränkt. - Bei der oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform wird die vorliegende Erfindung für die Strukturierung von Titan-Wolfram verwendet, welches das Grenzschichtmetall
38 als Elektrodenteile des Dünnschichtwiderstands37 bildet; jedoch kann die vorliegende Erfindung auf andere Materialien wie die Titan-Wolfram-Legierung angewandt werden. Beispielsweise ist die vorliegende Erfindung auf Materalien anwendbar, welche Wolfram enthalten wie eine Wolframschicht, eine Wolframsilicidschicht, eine Molybdän-Wolframschicht und eine Tantal-Wolframschicht. - Wolfram und seine Legierungen werden für Verdrahtungsstrukturen und dergleichen verschiedener Halbleiteranordnungen weiträumig verwendet. Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung angewandt wird, wenn diese Teile geätzt werden. Beispielsweise wird Wolfram oder Wolframsilicid 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 vergrabenes Metall verwendet, welches in winzigen Kontaktlöchern im Submikrometerbreich vergraben wird. Wolfram kann auf der gesamten Oberfläche eines Substrats zur Verwendung als Verdrahtungsstruktur nach dem Füllen der Kontaktlöcher aufgetragen werden. Titan-Wolfram, welches bei den oben beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, kann als Grenzschichtmetall für Elektrodenteile von Halbleiteranordnungen zusätzlich zu dem Dünnschichtwiderstand verwendet werden und kann als Verdrahtungsstruktur mit einer Schichtstruktur, welche mit Aluminum, Gold oder dergleichen aufgeschichtet wird, verwendet werden.
- Bei der oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform wird Nassätzen auf Titan-Wolfram als Grenzschichtmetall
38 unter Berücksichtigung der Wirkungen auf den darunter liegenden Dünnschichtwiderstand37 durchgeführt. Bei einer Struktur jedoch, bei welcher derartige Beschränkungen nicht vorhanden sind, wird im allgemeinen ein Trockenätzen auf Wolfram oder einer Wolframlegierung durchgeführt. 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 Barbeitung eher ein Nassätzen als ein Trockenätzen durchzuführen. In einem derartigen Fall wird die Strukturierung unter Verwendung einer Ätzlösung wie einem wässrigen Wasserstoffperoxid oder einer Lösung, welche Wasserstoffperoxid, 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 Ätzrückstand gebildet. Der Rückstand kann ein Leck zwischen Elektroden 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 vorliegenden Erfindung auf diese Anordnungsstrukturen angewandt werden. D. h., die durch den Rückstand hervorgerufenen Schwierigkeiten können durch Oxidieren des Wolframrückstands 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 Strukturierungstechnik zur Strukturierung einer Verdrahtungsstruktur angewandt werden, welche Wolfram enthält. Beispielsweise wird nachdem eine Wolframdünnschicht als Elektrodenmaterial aufgetragen worden ist, ein unnötiger Teil der Wolframdünnschicht zur Bildung der Verdrahtungsstruktur selektiv 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. Grenzschichtmetall (
38 ), welches auf einer metallischen Dünnschicht zur Bildung eines Dünnschichtwiderstands (37 ) angeordnet wird, durch Nassätzen strukturiert. Das Nassätzen erzeugt einen Rückstand (38a ) auf dem Grenzschichtmetall (38 ). Der Rückstand (38a ) wird nach der Oxidation davon entfernt. Demententsprechend wird der Rückstand (38a ) vollständig 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 (13)
- Ätzverfahren mit den Schritten: Strukturieren eines Elektrodenmaterials, welches Wolfram enthält, derart, dass ein Rückstand (
38a ) als Wolfram-Dünnschicht erzeugt wird, die eine tiefer gelegene Schicht bedeckt; Oxidieren des Rückstands (38a ) durch Sauerstoffplasmabehandlung; und Entfernen des oxidierten Rückstands (38a ) durch eine Lösung, welche organisches Amin enthält, oder durch eine alkalische Lösung, welche Wasserstoffperoxid/NH4OH enthält. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrodenmaterial durch eine Lösung strukturiert wird, welche Wasserstoffperoxid enthält.
- Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung mit den Schritten: Bilden einer Dünnschichtwiderstandsschicht zur Bildung eines Dünnschichtwiderstands (
37 ) auf einem Substrat (21 ); Bilden einer Schicht eines Barrieremetalls (38 ), welches Wolfram enthält, auf dem Dünnschichtwiderstand (37 ); Bilden einer Elektrodenschicht (39 ) auf der Schicht eines Barrieremetalls (38 ); Strukturieren der Elektrodenschicht (39 ) zur Bildung einer Elektrode; Strukturieren der Schicht eines Barrieremetalls (38 ) derart, dass ein Rückstand (38a ) als Wolfram-Dünnschicht erzeugt wird; Oxidieren des Rückstands (38a ) durch Sauerstoffplasmabehandlung; und Entfernen des oxidierten Rückstands (38a ) durch eine Lösung, welche organisches Amin enthält, oder durch eine alkalische Lösung, welche Wasserstoffperoxid/NH4OH enthält. - Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch den Schritt des Bildens eines Resists (
45 ,55 ) mit einer bestimmten Struktur auf der Elektrodenschicht, wobei die Schicht eines Barrieremetalls (38 ) 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. - Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung mit den Schritten: Bilden einer Dünnschichtwiderstandsschicht zur Bildung eines Dünnschichtwiderstands (
37 ) auf einem Halbleitersubstrat (21 ); Bilden einer Schicht eines Barrieremetalls (38 ), welches Wolfram enthält, auf der Dünnschichtwiderstandsschicht; Strukturieren der Schicht eines Barrieremetalls (38 ) durch Nassätzen, um eine Form eines bestimmten Teils der Schicht eines Barrieremetalls zu definieren, und einen Rückstand (38a ) des Barrieremetalls an einem Teil außer dem bestimmten Teil der Schicht eines Barrieremetalls als Wolfram-Dünnschicht zu erzeugen; Oxidieren des Rückstands (38a ) durch Sauerstoffplasmabehandlung; und Entfernen des oxidierten Rückstands (38a ) durch eine Lösung, welche organisches Amin enthält, oder durch eine alkalische Lösung, welche Wasserstoffperoxid/NH4OH enthält. - Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch den Schritt des Strukturierens der Dünnschichtwiderstandsschicht, um eine Form des Dünnschichtwiderstands (
37 ) zu definieren, nachdem der oxidierte Rückstand (38a ) entfernt worden ist. - Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 6, gekennzeichnet durch die Schritte: Bilden einer leitenden Schicht (
39 ) auf dem bestimmten Teil der Schicht eines Barrieremetalls (38 ), nachdem die Dünnschichtwiderstandsschicht strukturiert worden ist; Strukturieren der leitenden Schicht (39 ); Bilden einer Isolierschicht auf dem Dünnschichtwiderstand (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 leitenden Schicht (39 ) über das Kontaktloch (40a ) kommuniziert. - Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch die Schritte: Strukturieren der Dünnschichtwiderstandsschicht, um eine Form des Dünnschichtwiderstands (
37 ) zu definieren, bevor die Schicht eines Barrieremetalls (38 ) gebildet wird; und wobei die Schicht eines Barrieremetalls (38 ) derart strukturiert wird, dass der bestimmte Teil der Schicht eines Barrieremetalls (38 ) auf dem Dünnschichtwiderstand (37 ) als das Barrieremetall (38 ) zurückbleibt. - Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch die Schritte: Bilden einer leitenden Schicht (
39 ) auf der Schicht eines Barrieremetalls (38 ); Bilden eines Resists (45 ) auf der leitenden Schicht (39 ) und Strukturieren der leitenden Schicht (39 ) durch das darauf vorhandene Resist (45 ), wobei die Schicht eines Barrieremetalls (38 ) durch das darauf vorhandene Resist (45 ) strukturiert wird, nachdem die leitende Schicht (39 ) strukturiert worden ist. - Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Resist (
45 ) getrennt von dem Rückstand (38a ) entfernt wird. - Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch die Schritte: Bilden einer Isolierschicht (
40 ) auf dem Substrat (21 ), welches darauf den Dünnschichtwiderstand (37 ) und das Barrieremetall (38 ) hält, nachdem das Resist (45 ) entfernt worden ist; Bilden eines Kontaktlochs (40a ) in der Isolierschicht (40 ); und Bilden einer Verdrahtungsstruktur, welche mit dem Barrieremetall (38 ) durch das Kontaktloch (40a ) kommuniziert. - Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch den Schritt des Bildens eines Resists (
45 ) mit einer bestimmten Struktur auf der Schicht eines Barrieremetalls (38 ), wobei: die Schicht eines Barrieremetalls (38 ) unter Verwendung des Resists (45 ) als Maske strukturiert wird; und das Resist (45 ) zusammen mit dem Rückstand (38a ) entfernt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch den Schritt des Bildens eines Resists (
45 ) mit einer bestimmten Struktur auf der Schicht eines Barrieremetalls (38 ), wobei: die Schicht eines Barrieremetalls (38 ) unter Verwendung des Resists (45 ) als Maske strukturiert wird; und das Resist (45 ) getrennt von dem Rückstand (38a ) entfernt wird.
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