JP2002329678A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ゲート電極材の溶出及びゲート絶縁膜の消失
が防止される半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 半導体基板１０１上に形成されたゲート
電極層１０３，１０４，をエッチングして，その側壁に
金属系副生成物１０７を形成しながらゲート電極を形成
する工程と，ゲート電極の側壁に形成された前記金属系
副生成物を酸化する工程と，酸化された金属系副生成物
１０７を，ゲート絶縁膜１０２に対するエッチングレー
トが１０Å／ｍｉｎ以下に調整された溶液により除去す
る工程と，を有する。
が防止される半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 半導体基板１０１上に形成されたゲート
電極層１０３，１０４，をエッチングして，その側壁に
金属系副生成物１０７を形成しながらゲート電極を形成
する工程と，ゲート電極の側壁に形成された前記金属系
副生成物を酸化する工程と，酸化された金属系副生成物
１０７を，ゲート絶縁膜１０２に対するエッチングレー
トが１０Å／ｍｉｎ以下に調整された溶液により除去す
る工程と，を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，半導体装置の製造
方法に関し，さらに詳細には，半導体基板に形成された
ゲート絶縁膜上に，少なくとも一部が金属材料からなる
ゲート電極が形成される半導体装置の製造方法に関す
る。
方法に関し，さらに詳細には，半導体基板に形成された
ゲート絶縁膜上に，少なくとも一部が金属材料からなる
ゲート電極が形成される半導体装置の製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年においては，ＬＳＩの高集積化及び
高速化を実現する為，例えばＷなどの高融点金属材料と
ポリシリコンとを併用するポリメタル膜からなるゲート
電極材が開発されつつある。かかるポリメタルゲート電
極構造は，今後の０．１３μｍ設計基準世代以降におい
ては必須の技術とされており，デバイスへの本格的な適
用も検討されている。
高速化を実現する為，例えばＷなどの高融点金属材料と
ポリシリコンとを併用するポリメタル膜からなるゲート
電極材が開発されつつある。かかるポリメタルゲート電
極構造は，今後の０．１３μｍ設計基準世代以降におい
ては必須の技術とされており，デバイスへの本格的な適
用も検討されている。
【０００３】以下，従来におけるポリメタル膜からなる
ゲート電極の形成方法を，図５に基づいて説明する。な
お，図５は，従来におけるポリメタル膜からなるゲート
電極の形成方法を示す断面工程図である。
ゲート電極の形成方法を，図５に基づいて説明する。な
お，図５は，従来におけるポリメタル膜からなるゲート
電極の形成方法を示す断面工程図である。
【０００４】まず，図５（ａ）に示すように，シリコン
基板３０１上に例えば膜厚３０Åのゲート酸化膜３０
２，例えば膜厚１，０００Åのポリシリコン膜３０３，
例えば膜厚１，０００ÅのＷ／ＷＮｘ積層膜３０４，例
えば膜厚３，０００ÅのＳｉ３Ｎ４膜３０５，フォトレ
ジスト膜３０６を順次積層する。なお，Ｓｉ３Ｎ４膜３
０５は，ゲート電極の加工工程においてハードマスクと
して使用され，ホトリソグラフィ工程では反射防止膜の
役割を果たす。
基板３０１上に例えば膜厚３０Åのゲート酸化膜３０
２，例えば膜厚１，０００Åのポリシリコン膜３０３，
例えば膜厚１，０００ÅのＷ／ＷＮｘ積層膜３０４，例
えば膜厚３，０００ÅのＳｉ３Ｎ４膜３０５，フォトレ
ジスト膜３０６を順次積層する。なお，Ｓｉ３Ｎ４膜３
０５は，ゲート電極の加工工程においてハードマスクと
して使用され，ホトリソグラフィ工程では反射防止膜の
役割を果たす。
【０００５】次いで，図５（ｂ）に示すように，フォト
レジスト膜３０６を，ゲート電極加工に必要な所定形状
（ゲート電極形状）となるように，エッチング加工す
る。
レジスト膜３０６を，ゲート電極加工に必要な所定形状
（ゲート電極形状）となるように，エッチング加工す
る。
【０００６】その後，図５（ｃ）に示すように，フォト
レジスト膜３０６を介して，Ｓｉ３Ｎ４膜３０５，Ｗ／
ＷＮｘ積層膜３０４及びポリシリコン膜３０３を，ＲＩ
Ｅ法により除去してゲート電極が形成される。このＲＩ
Ｅ法では，エッチングガスとフォトレジストとの反応な
どにより，有機系副生成物３０７がＳｉ３Ｎ４膜を含む
ゲート電極の側面に形成される。この有機系副生成物３
０７がゲート電極の側面に形成されることにより，Ｓｉ
３Ｎ４膜３０５，Ｗ／ＷＮｘ積層膜３０４及びポリシリ
コン膜３０３が過度にエッチングされずに，垂直形状を
維持したゲート電極が形成される。
レジスト膜３０６を介して，Ｓｉ３Ｎ４膜３０５，Ｗ／
ＷＮｘ積層膜３０４及びポリシリコン膜３０３を，ＲＩ
Ｅ法により除去してゲート電極が形成される。このＲＩ
Ｅ法では，エッチングガスとフォトレジストとの反応な
どにより，有機系副生成物３０７がＳｉ３Ｎ４膜を含む
ゲート電極の側面に形成される。この有機系副生成物３
０７がゲート電極の側面に形成されることにより，Ｓｉ
３Ｎ４膜３０５，Ｗ／ＷＮｘ積層膜３０４及びポリシリ
コン膜３０３が過度にエッチングされずに，垂直形状を
維持したゲート電極が形成される。
【０００７】次いで，図６（ａ）に示すように，この有
機系副生成物３０７を例えば硫酸過水（硫酸＋過酸化水
素水）やアンモニア過水（アンモニア＋過酸化水素水）
などの過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）を含有する薬液を使用
してエッチング溶解により除去し，あるいは弗酸系薬液
を使用して有機系副生成物３０７とゲート電極との界面
をエッチング作用により剥離させ，有機系副生成物３０
７をリフトオフ除去する。
機系副生成物３０７を例えば硫酸過水（硫酸＋過酸化水
素水）やアンモニア過水（アンモニア＋過酸化水素水）
などの過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）を含有する薬液を使用
してエッチング溶解により除去し，あるいは弗酸系薬液
を使用して有機系副生成物３０７とゲート電極との界面
をエッチング作用により剥離させ，有機系副生成物３０
７をリフトオフ除去する。
【０００８】このように，ポリシリコン膜３０３及びＷ
／ＷＮｘ積層膜３０４からなるゲート電極が形成され
る。
／ＷＮｘ積層膜３０４からなるゲート電極が形成され
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記従
来のポリメタル膜からなるゲート電極の形成方法では，
ゲート電極の側面に形成される有機系副生成物の除去工
程において以下のような問題がある。
来のポリメタル膜からなるゲート電極の形成方法では，
ゲート電極の側面に形成される有機系副生成物の除去工
程において以下のような問題がある。
【００１０】．硫酸過水やアンモニア過水などのＨ２
Ｏ２含有する薬液を使用して有機系副生成物を溶解除去
する場合には，ポリメタル膜を形成するメタル材（Ｗ／
ＷＮｘ積層膜）が薬液により酸化されて溶出し，ポリメ
タル膜が膜減りしたり，ゲート電極が消失するという問
題がある。さらに，溶出した金属成分は各種汚染の原因
ともなる。
Ｏ２含有する薬液を使用して有機系副生成物を溶解除去
する場合には，ポリメタル膜を形成するメタル材（Ｗ／
ＷＮｘ積層膜）が薬液により酸化されて溶出し，ポリメ
タル膜が膜減りしたり，ゲート電極が消失するという問
題がある。さらに，溶出した金属成分は各種汚染の原因
ともなる。
【００１１】．弗酸系薬液を使用して有機系副生成物
をリフトオフ除去する場合には，弗酸系薬液のエッチン
グレートが高すぎると，ゲート電極下層に形成される薄
い膜厚のゲート酸化膜が消失し，疎水性のシリコン基板
が露出するという問題がある。このため，ゲート電極形
成後の洗浄工程において，露出したシリコン基板上に洗
浄液の水滴が付着してしまい，ウォータマーク状の乾燥
不良の原因ともなる。
をリフトオフ除去する場合には，弗酸系薬液のエッチン
グレートが高すぎると，ゲート電極下層に形成される薄
い膜厚のゲート酸化膜が消失し，疎水性のシリコン基板
が露出するという問題がある。このため，ゲート電極形
成後の洗浄工程において，露出したシリコン基板上に洗
浄液の水滴が付着してしまい，ウォータマーク状の乾燥
不良の原因ともなる。
【００１２】したがって，本発明の目的は，ゲート電極
材の溶出を防止すると共に，ゲート絶縁膜の消失を防止
することが可能な新規かつ改良された半導体装置の製造
方法を提供することにある。
材の溶出を防止すると共に，ゲート絶縁膜の消失を防止
することが可能な新規かつ改良された半導体装置の製造
方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め，請求項１に記載の発明では，半導体基板上に形成さ
れたゲート絶縁膜上に，少なくとも一部が金属材料から
なるゲート電極が形成される半導体装置の製造方法であ
って，前記半導体基板上に形成されたゲート電極層をエ
ッチングして，その側壁に金属系副生成物を形成しなが
らゲート電極を形成する工程と，前記ゲート電極の側壁
に形成された前記金属系副生成物を酸化する工程と，前
記酸化された金属系副生成物を，前記ゲート絶縁膜に対
するエッチングレートが１０Å／ｍｉｎ以下に調整され
た溶液により除去する工程と，を有することを特徴とす
る半導体装置の製造方法が提供される。
め，請求項１に記載の発明では，半導体基板上に形成さ
れたゲート絶縁膜上に，少なくとも一部が金属材料から
なるゲート電極が形成される半導体装置の製造方法であ
って，前記半導体基板上に形成されたゲート電極層をエ
ッチングして，その側壁に金属系副生成物を形成しなが
らゲート電極を形成する工程と，前記ゲート電極の側壁
に形成された前記金属系副生成物を酸化する工程と，前
記酸化された金属系副生成物を，前記ゲート絶縁膜に対
するエッチングレートが１０Å／ｍｉｎ以下に調整され
た溶液により除去する工程と，を有することを特徴とす
る半導体装置の製造方法が提供される。
【００１４】本項記載の発明では，ゲート電極の側面に
形成された金属系副生成物を，ゲート酸化膜に対して１
０Å／ｍｉｎ以下のエッチングレートに調整されている
溶液を使用して除去するので，ゲート電極のメタル材の
溶出が防止され，ゲート電極の減少や環境の金属汚染が
防止される。さらに，ゲート酸化膜が完全に消失せず，
シリコン基板が露出しないので乾燥不足によるパターン
不良を防止することができる。
形成された金属系副生成物を，ゲート酸化膜に対して１
０Å／ｍｉｎ以下のエッチングレートに調整されている
溶液を使用して除去するので，ゲート電極のメタル材の
溶出が防止され，ゲート電極の減少や環境の金属汚染が
防止される。さらに，ゲート酸化膜が完全に消失せず，
シリコン基板が露出しないので乾燥不足によるパターン
不良を防止することができる。
【００１５】上記課題を解決するため，請求項２に記載
の発明では，半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜上
に，少なくとも一部が金属材料からなるゲート電極が形
成される半導体装置の製造方法であって，前記半導体基
板上に，ゲート絶縁膜，少なくとも一部が金属材料から
なるゲート電極層，窒化シリコン膜又は酸化シリコン膜
を，順次形成する工程と，前記窒化シリコン膜又は酸化
シリコン膜を所定形状にエッチングする工程と，前記所
定形状にエッチングされた窒化シリコン膜又は酸化シリ
コン膜をマスクとして，前記ゲート電極層をエッチング
して，その側壁に金属系副生成物を形成しながらゲート
電極を形成する工程と，前記ゲート電極の側壁に形成さ
れた前記金属系副生成物を酸化する工程と，前記酸化さ
れた金属系副生成物を，前記ゲート絶縁膜に対するエッ
チングレートが１０Å／ｍｉｎ以下に調整された弗化ア
ンモニウム溶液により除去する工程と，を有することを
特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
の発明では，半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜上
に，少なくとも一部が金属材料からなるゲート電極が形
成される半導体装置の製造方法であって，前記半導体基
板上に，ゲート絶縁膜，少なくとも一部が金属材料から
なるゲート電極層，窒化シリコン膜又は酸化シリコン膜
を，順次形成する工程と，前記窒化シリコン膜又は酸化
シリコン膜を所定形状にエッチングする工程と，前記所
定形状にエッチングされた窒化シリコン膜又は酸化シリ
コン膜をマスクとして，前記ゲート電極層をエッチング
して，その側壁に金属系副生成物を形成しながらゲート
電極を形成する工程と，前記ゲート電極の側壁に形成さ
れた前記金属系副生成物を酸化する工程と，前記酸化さ
れた金属系副生成物を，前記ゲート絶縁膜に対するエッ
チングレートが１０Å／ｍｉｎ以下に調整された弗化ア
ンモニウム溶液により除去する工程と，を有することを
特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【００１６】本項記載の発明では，ゲート電極の側面に
形成された金属系副生成物を弗化アンモニウムを使用し
て除去するので，ゲート電極のメタル材の溶出が防止さ
れ，ゲート電極の減少や環境の金属汚染が防止される。
また，弗化アンモニウムは，ゲート酸化膜に対して１０
Å／ｍｉｎ以下のエッチングレートに調整されているの
で，ゲート酸化膜が完全に消失することはない。したが
って，シリコン基板が露出しないので乾燥不足によるパ
ターン不良を防止することができる。
形成された金属系副生成物を弗化アンモニウムを使用し
て除去するので，ゲート電極のメタル材の溶出が防止さ
れ，ゲート電極の減少や環境の金属汚染が防止される。
また，弗化アンモニウムは，ゲート酸化膜に対して１０
Å／ｍｉｎ以下のエッチングレートに調整されているの
で，ゲート酸化膜が完全に消失することはない。したが
って，シリコン基板が露出しないので乾燥不足によるパ
ターン不良を防止することができる。
【００１７】また，請求項３に記載の発明のように，前
記弗化アンモニウム溶液の溶媒は，低誘電率溶媒である
如く構成すれば，ゲート酸化膜に対して１０Å／ｍｉｎ
程度の低速かつ等速のエッチングレートが得られるの
で，ゲート電極に形成された金属系副生成物を容易に除
去することができる。また，請求項４に記載の発明のよ
うに，前記低誘電率溶媒は，酢酸あるいはテトラヒドロ
フランである，如く構成するのが好ましい。
記弗化アンモニウム溶液の溶媒は，低誘電率溶媒である
如く構成すれば，ゲート酸化膜に対して１０Å／ｍｉｎ
程度の低速かつ等速のエッチングレートが得られるの
で，ゲート電極に形成された金属系副生成物を容易に除
去することができる。また，請求項４に記載の発明のよ
うに，前記低誘電率溶媒は，酢酸あるいはテトラヒドロ
フランである，如く構成するのが好ましい。
【００１８】上記課題を解決するため，請求項５に記載
の発明では，半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜上
に，少なくとも一部が金属材料からなるゲート電極が形
成される半導体装置の製造方法であって，前記半導体基
板上に，ゲート絶縁膜，少なくとも一部が金属材料から
なるゲート電極層，窒化シリコン膜又は酸化シリコン膜
を，順次形成する工程と，前記窒化シリコン膜又は酸化
シリコン膜を所定形状にエッチングする工程と，前記所
定形状にエッチングされた窒化シリコン膜又は酸化シリ
コン膜をマスクとして，前記ゲート電極層をエッチング
して，その側壁に金属系副生成物を形成しながらゲート
電極を形成する工程と，前記ゲート電極の側壁に形成さ
れた前記金属系副生成物を酸化する工程と，前記酸化さ
れた金属系副生成物を，前記ゲート絶縁膜に対するエッ
チングレートが１０Å／ｍｉｎ以下に調整された硫酸薬
液により除去する工程と，を有することを特徴とする半
導体装置の製造方法が提供される。
の発明では，半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜上
に，少なくとも一部が金属材料からなるゲート電極が形
成される半導体装置の製造方法であって，前記半導体基
板上に，ゲート絶縁膜，少なくとも一部が金属材料から
なるゲート電極層，窒化シリコン膜又は酸化シリコン膜
を，順次形成する工程と，前記窒化シリコン膜又は酸化
シリコン膜を所定形状にエッチングする工程と，前記所
定形状にエッチングされた窒化シリコン膜又は酸化シリ
コン膜をマスクとして，前記ゲート電極層をエッチング
して，その側壁に金属系副生成物を形成しながらゲート
電極を形成する工程と，前記ゲート電極の側壁に形成さ
れた前記金属系副生成物を酸化する工程と，前記酸化さ
れた金属系副生成物を，前記ゲート絶縁膜に対するエッ
チングレートが１０Å／ｍｉｎ以下に調整された硫酸薬
液により除去する工程と，を有することを特徴とする半
導体装置の製造方法が提供される。
【００１９】本項記載の発明では，ゲート電極の側面に
形成された金属系副生成物を硫酸薬液を使用して除去す
るので，ゲート電極のメタル材の溶出が防止され，ゲー
ト電極の減少や環境の金属汚染が防止される。また，硫
酸薬液は，ゲート酸化膜に対して１０Å／ｍｉｎ以下の
エッチングレートに調整されているので，ゲート酸化膜
が完全に消失することはない。したがって，シリコン基
板が露出しないので乾燥不足によるパターン不良を防止
することができる。
形成された金属系副生成物を硫酸薬液を使用して除去す
るので，ゲート電極のメタル材の溶出が防止され，ゲー
ト電極の減少や環境の金属汚染が防止される。また，硫
酸薬液は，ゲート酸化膜に対して１０Å／ｍｉｎ以下の
エッチングレートに調整されているので，ゲート酸化膜
が完全に消失することはない。したがって，シリコン基
板が露出しないので乾燥不足によるパターン不良を防止
することができる。
【００２０】また，請求項６に記載の発明のように，前
記硫酸薬液は，加水されていない硫酸原液である，如く
構成することができる。
記硫酸薬液は，加水されていない硫酸原液である，如く
構成することができる。
【００２１】上記課題を解決するため，請求項７に記載
の発明では，半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜上
に，少なくとも一部が金属材料からなるゲート電極が形
成される半導体装置の製造方法であって，前記半導体基
板上に，ゲート絶縁膜，少なくとも一部が金属材料から
なるゲート電極層，窒化シリコン膜又は酸化シリコン膜
を，順次形成する工程と，前記窒化シリコン膜又は酸化
シリコン膜を所定形状にエッチングする工程と，前記所
定形状にエッチングされた窒化シリコン膜又は酸化シリ
コン膜をマスクとして，前記ゲート電極層をエッチング
して，その側壁に金属系副生成物を形成しながらゲート
電極を形成する工程と，前記ゲート電極の側壁に形成さ
れた前記金属系副生成物を酸化する工程と，前記酸化さ
れた金属系副生成物を，前記ゲート絶縁膜に対するエッ
チングレートが１０Å／ｍｉｎ以下に調整された塩酸薬
液により除去する工程と，を有することを特徴とする半
導体装置の製造方法が提供される。
の発明では，半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜上
に，少なくとも一部が金属材料からなるゲート電極が形
成される半導体装置の製造方法であって，前記半導体基
板上に，ゲート絶縁膜，少なくとも一部が金属材料から
なるゲート電極層，窒化シリコン膜又は酸化シリコン膜
を，順次形成する工程と，前記窒化シリコン膜又は酸化
シリコン膜を所定形状にエッチングする工程と，前記所
定形状にエッチングされた窒化シリコン膜又は酸化シリ
コン膜をマスクとして，前記ゲート電極層をエッチング
して，その側壁に金属系副生成物を形成しながらゲート
電極を形成する工程と，前記ゲート電極の側壁に形成さ
れた前記金属系副生成物を酸化する工程と，前記酸化さ
れた金属系副生成物を，前記ゲート絶縁膜に対するエッ
チングレートが１０Å／ｍｉｎ以下に調整された塩酸薬
液により除去する工程と，を有することを特徴とする半
導体装置の製造方法が提供される。
【００２２】本項記載の発明では，ゲート電極の側面に
形成された金属系副生成物を塩酸薬液を使用して除去す
るので，ゲート電極のメタル材の溶出が防止され，ゲー
ト電極の減少や環境の金属汚染が防止される。また，塩
酸薬液は，ゲート酸化膜に対して１０Å／ｍｉｎ以下の
エッチングレートに調整されているので，ゲート酸化膜
が完全に消失することはない。したがって，シリコン基
板が露出しないので乾燥不足によるパターン不良を防止
することができる。
形成された金属系副生成物を塩酸薬液を使用して除去す
るので，ゲート電極のメタル材の溶出が防止され，ゲー
ト電極の減少や環境の金属汚染が防止される。また，塩
酸薬液は，ゲート酸化膜に対して１０Å／ｍｉｎ以下の
エッチングレートに調整されているので，ゲート酸化膜
が完全に消失することはない。したがって，シリコン基
板が露出しないので乾燥不足によるパターン不良を防止
することができる。
【００２３】また，請求項８に記載の発明のように，前
記塩酸薬液は，加水されていない塩酸原液である，如く
構成することができる。
記塩酸薬液は，加水されていない塩酸原液である，如く
構成することができる。
【００２４】また，請求項９に記載の発明のように，前
記金属系副生成物は，前記ゲート電極層のエッチング工
程において，前記ゲート電極を構成する金属材料と前記
ゲート電極層のエッチングで使用するエッチング材との
反応により形成される生成物である，如く構成される。
記金属系副生成物は，前記ゲート電極層のエッチング工
程において，前記ゲート電極を構成する金属材料と前記
ゲート電極層のエッチングで使用するエッチング材との
反応により形成される生成物である，如く構成される。
【００２５】また，請求項１０に記載の発明のように，
前記金属系副生成物は，少なくともＷＣｌ６を含有する
生成物である，如く構成される。
前記金属系副生成物は，少なくともＷＣｌ６を含有する
生成物である，如く構成される。
【００２６】また，請求項１１に記載の発明のように，
前記ゲート電極層のエッチングは，反応性イオンエッチ
ング法によりおこなわれる，如く構成することができ
る。
前記ゲート電極層のエッチングは，反応性イオンエッチ
ング法によりおこなわれる，如く構成することができ
る。
【００２７】また，請求項１２に記載の発明のように，
前記ゲート電極の側壁に形成された前記金属系副生成物
を酸化する工程は，Ｏ２アッシングにより前記金属系副
生成物を酸化する工程である，如く構成すれば，金属系
副生成物を好適に酸化することができる。
前記ゲート電極の側壁に形成された前記金属系副生成物
を酸化する工程は，Ｏ２アッシングにより前記金属系副
生成物を酸化する工程である，如く構成すれば，金属系
副生成物を好適に酸化することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下，本発明の好適な実施の形態
について，添付図面を参照しながら詳細に説明する。
尚，以下の説明及び添付図面において，同一の機能及び
構成を有する構成要素については，同一符号を付するこ
とにより，重複説明を省略する。
について，添付図面を参照しながら詳細に説明する。
尚，以下の説明及び添付図面において，同一の機能及び
構成を有する構成要素については，同一符号を付するこ
とにより，重複説明を省略する。
【００２９】（第１の実施の形態）まず，図１及び図２
を参照しながら，第１の実施の形態にかかる半導体装置
の製造方法ついて説明する。なお，図１及び図２は，第
１の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法を示す断
面工程図である。
を参照しながら，第１の実施の形態にかかる半導体装置
の製造方法ついて説明する。なお，図１及び図２は，第
１の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法を示す断
面工程図である。
【００３０】まず，図１（ａ）に示すように，シリコン
基板１０１上に例えば膜厚３０Åのゲート絶縁膜（例え
ばゲート酸化膜）１０２，例えば膜厚１，０００Åのポ
リシリコン膜１０３，例えば膜厚１，０００Åの高融点
金属積層膜（例えばＷ／ＷＮｘ積層膜）１０４，例えば
膜厚３，０００ÅのＳｉ３Ｎ４膜１０５，例えば膜厚
３，０００Åのフォトレジスト膜１０６を順次積層す
る。
基板１０１上に例えば膜厚３０Åのゲート絶縁膜（例え
ばゲート酸化膜）１０２，例えば膜厚１，０００Åのポ
リシリコン膜１０３，例えば膜厚１，０００Åの高融点
金属積層膜（例えばＷ／ＷＮｘ積層膜）１０４，例えば
膜厚３，０００ÅのＳｉ３Ｎ４膜１０５，例えば膜厚
３，０００Åのフォトレジスト膜１０６を順次積層す
る。
【００３１】次いで，図１（ｂ）に示すように，フォト
レジスト膜１０６を，ゲート電極加工に必要な所定形状
（ゲート電極形状）となるように，エッチング加工す
る。
レジスト膜１０６を，ゲート電極加工に必要な所定形状
（ゲート電極形状）となるように，エッチング加工す
る。
【００３２】その後，従来と異なり，図１（ｃ）に示す
ように，フォトレジスト膜１０６をマスクとして，ＲＩ
Ｅ法によりＳｉ３Ｎ４膜１０５をゲート電極加工に必要
な所定形状となるように除去する。なお，このとき，フ
ォトレジスト膜１０６はＳｉ３Ｎ４膜１０５と同様のエ
ッチングレート（選択比が１：１）でエッチングされる
ので，除去されたＳｉ３Ｎ４膜厚と同じ厚さ分だけフォ
トレジスト膜１０６も薄くなる。
ように，フォトレジスト膜１０６をマスクとして，ＲＩ
Ｅ法によりＳｉ３Ｎ４膜１０５をゲート電極加工に必要
な所定形状となるように除去する。なお，このとき，フ
ォトレジスト膜１０６はＳｉ３Ｎ４膜１０５と同様のエ
ッチングレート（選択比が１：１）でエッチングされる
ので，除去されたＳｉ３Ｎ４膜厚と同じ厚さ分だけフォ
トレジスト膜１０６も薄くなる。
【００３３】さらに，図２（ａ）に示すように，フォト
レジスト膜１０６をエッチング除去した後，Ｓｉ３Ｎ４
膜１０５をマスクとして，ＲＩＥ法により，Ｗ／ＷＮｘ
積層膜１０４及びポリシリコン膜１０３を除去してゲー
ト電極が形成される。このＲＩＥ法では，従来と異な
り，既にフォトレジストが除去されているので，ゲート
電極の側面には，有機系副生成物は形成されない。本実
施形態においては，W／ＷＮｘ積層膜１０４の例えばWと
エッチングガス（例えばＣｌ２）との反応（例えば反応
式：Ｗ＋３Ｃｌ２→ＷＣｌ６）などにより，ゲート電極
の壁面に金属系副生成物（例えば，ＷＣｌ６）１０７が
形成される。この金属系副生成物１０７がゲート電極の
側面に形成されることにより，Ｗ／ＷＮｘ積層膜１０４
及びポリシリコン膜１０３が過度にエッチングされず
に，垂直形状を維持したゲート電極が形成される。
レジスト膜１０６をエッチング除去した後，Ｓｉ３Ｎ４
膜１０５をマスクとして，ＲＩＥ法により，Ｗ／ＷＮｘ
積層膜１０４及びポリシリコン膜１０３を除去してゲー
ト電極が形成される。このＲＩＥ法では，従来と異な
り，既にフォトレジストが除去されているので，ゲート
電極の側面には，有機系副生成物は形成されない。本実
施形態においては，W／ＷＮｘ積層膜１０４の例えばWと
エッチングガス（例えばＣｌ２）との反応（例えば反応
式：Ｗ＋３Ｃｌ２→ＷＣｌ６）などにより，ゲート電極
の壁面に金属系副生成物（例えば，ＷＣｌ６）１０７が
形成される。この金属系副生成物１０７がゲート電極の
側面に形成されることにより，Ｗ／ＷＮｘ積層膜１０４
及びポリシリコン膜１０３が過度にエッチングされず
に，垂直形状を維持したゲート電極が形成される。
【００３４】さらに，図２（ｂ）に示すように，例えば
Ｏ２プラズマによるアッシング処理により金属系副生成
物１０７を酸化した後（例えば反応式：２ＷＣｌ６＋３
Ｏ２→２ＷＯ３＋６Ｃｌ２），弗化アンモニウム薬液に
よる１分間の洗浄で表面を処理して，金属系副生成物１
０７を溶解除去あるいはリフトオフ除去する（例えば反
応式：ＷＯ３＋６ＮＨ４Ｆ→ＷＦ６＋６ＮＨ３＋３Ｈ２
Ｏ）。
Ｏ２プラズマによるアッシング処理により金属系副生成
物１０７を酸化した後（例えば反応式：２ＷＣｌ６＋３
Ｏ２→２ＷＯ３＋６Ｃｌ２），弗化アンモニウム薬液に
よる１分間の洗浄で表面を処理して，金属系副生成物１
０７を溶解除去あるいはリフトオフ除去する（例えば反
応式：ＷＯ３＋６ＮＨ４Ｆ→ＷＦ６＋６ＮＨ３＋３Ｈ２
Ｏ）。
【００３５】なお，金属系副生成物は，高融点金属積層
膜の組成や使用されるエッチングガスなどの条件により
異なる組成の金属副生成物が生成すると考えられること
から，その組成を特定するのは困難である。同様に，金
属系副生成物の溶解についても，その反応式を明確に特
定することも困難である。したがって，上記の金属系副
生成物の生成反応式及び溶解反応式は，現状として考え
られる主反応を記載したに過ぎず，本発明は上記反応式
に限定されるものではない。
膜の組成や使用されるエッチングガスなどの条件により
異なる組成の金属副生成物が生成すると考えられること
から，その組成を特定するのは困難である。同様に，金
属系副生成物の溶解についても，その反応式を明確に特
定することも困難である。したがって，上記の金属系副
生成物の生成反応式及び溶解反応式は，現状として考え
られる主反応を記載したに過ぎず，本発明は上記反応式
に限定されるものではない。
【００３６】本実施形態かかる弗化アンモニウムは，従
来と異なり，ゲート酸化膜に対するエッチングレートが
１０Å／ｍｉｎ以下となるように調整されているので，
ゲート酸化膜１０２が完全に消失することなく，金属系
副生成物１０７を除去することができる。即ち，ゲート
酸化膜に対するエッチングレートが１０Å／ｍｉｎ以下
とすることにより，（金属系副生成物に対するエッチン
グレート）／（ゲート酸化膜に対するエッチングレー
ト）≧１．５と調整される。このように，ゲート酸化膜
が完全に消失する前に金属系副生成物を除去することが
できる。
来と異なり，ゲート酸化膜に対するエッチングレートが
１０Å／ｍｉｎ以下となるように調整されているので，
ゲート酸化膜１０２が完全に消失することなく，金属系
副生成物１０７を除去することができる。即ち，ゲート
酸化膜に対するエッチングレートが１０Å／ｍｉｎ以下
とすることにより，（金属系副生成物に対するエッチン
グレート）／（ゲート酸化膜に対するエッチングレー
ト）≧１．５と調整される。このように，ゲート酸化膜
が完全に消失する前に金属系副生成物を除去することが
できる。
【００３７】最後に，純水リンスによる洗浄及びＩＰＡ
（Ｉｓｏｐｒｏｐｙ−Ａｌｃｏｈｏｌ）によるベーパー
乾燥を行い，形成されたポリメタルゲート電極の後処理
が終了する。このように，本実施形態においては，ポリ
メタルゲート電極に対して特殊な表面処理を行う必要が
ない。
（Ｉｓｏｐｒｏｐｙ−Ａｌｃｏｈｏｌ）によるベーパー
乾燥を行い，形成されたポリメタルゲート電極の後処理
が終了する。このように，本実施形態においては，ポリ
メタルゲート電極に対して特殊な表面処理を行う必要が
ない。
【００３８】次に，弗化アンモニウム薬液（例えば，Ｎ
Ｈ４Ｆ）により好適に金属系副生成物の酸化物（例え
ば，ＷＯ３）が除去される原理について，希弗酸を使用
する場合と比較して説明する。
Ｈ４Ｆ）により好適に金属系副生成物の酸化物（例え
ば，ＷＯ３）が除去される原理について，希弗酸を使用
する場合と比較して説明する。
【００３９】従来のように希弗酸を薬液として使用した
場合には，以下の解離式によりＨＦ及びＨＦ２−が，エ
ッチング反応の主体として寄与する。
場合には，以下の解離式によりＨＦ及びＨＦ２−が，エ
ッチング反応の主体として寄与する。
【００４０】 ＨＦ→Ｈ＋＋Ｆ−，及びＨＦ＋Ｆ−→ＨＦ２‐ （例えばＨＦの寄与率：８０％，ＨＦ２−の寄与率：２
０％）。
０％）。
【００４１】一方，弗化アンモニウムの場合は，以下の
解離式により，ＨＦ２‐のみがエッチング反応の主体と
して寄与する。
解離式により，ＨＦ２‐のみがエッチング反応の主体と
して寄与する。
【００４２】 ＮＨ４Ｆ→ＮＨ４＋＋Ｆ−，及びＨＦ＋Ｆ−→ＨＦ２‐ なお，ＨＦは，Ｈ２ＯとＦ−との反応により形成され
る。このとき，例えば以下の反応式により，金属系副生
成物が溶解する。 ＷＯ３＋６ＮＨ４Ｆ→ＷＦ６＋６ＮＨ３＋３Ｈ２Ｏ このように，本実施形態にかかる弗化アンモニウムで
は，従来の希弗酸を単独で使用する場合あるいは水と混
合して使用する場合と比較して，ＨＦが殆ど存在しない
ＨＦ２‐のみの系であることが示される。
る。このとき，例えば以下の反応式により，金属系副生
成物が溶解する。 ＷＯ３＋６ＮＨ４Ｆ→ＷＦ６＋６ＮＨ３＋３Ｈ２Ｏ このように，本実施形態にかかる弗化アンモニウムで
は，従来の希弗酸を単独で使用する場合あるいは水と混
合して使用する場合と比較して，ＨＦが殆ど存在しない
ＨＦ２‐のみの系であることが示される。
【００４３】このとき，例えば上記希弗酸のように，Ｈ
Ｆのみの系の場合には，ボロンを不純物として含む酸化
膜（例えば配線間絶縁膜として使用されるＢＰＳＧ膜）
などに対しては，不純物を含まない熱酸化膜と比較して
エッチングレートが高くなる。このため，酸化膜系全般
の高選択比処理とするには問題があった。
Ｆのみの系の場合には，ボロンを不純物として含む酸化
膜（例えば配線間絶縁膜として使用されるＢＰＳＧ膜）
などに対しては，不純物を含まない熱酸化膜と比較して
エッチングレートが高くなる。このため，酸化膜系全般
の高選択比処理とするには問題があった。
【００４４】一方，本実施形態における弗化アンモニウ
ムの場合には，ＨＦ２‐のみの系が形成されるので，例
えば酢酸あるいはテトラヒドロフランなど低誘電率溶媒
をＨＦ２‐系の溶媒として使用すれば，酸化膜系に対し
て１０Å／ｍｉｎ程度の低速且つ等速なエッチングレー
トを得ることができる。このとき，例えばＩＰＡ（イソ
プロピルアルコール）の場合には，水濃度１．５％未満
で溶質ＮＨ４ＨＦ２として使用とすることができ，エタ
ノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ）の場合には，水濃度１．５％未
満で溶質ＮＨ４ＨＦ２として使用することができる。こ
の結果，金属系副生成物を容易に制御して除去すること
ができる。なお，本実施形態にかかる弗化アンモニウム
として，ＮＨ４Ｆ，ＮＨ４ＨＦ２のうち何れの化学式の
ものであっても使用することができる。
ムの場合には，ＨＦ２‐のみの系が形成されるので，例
えば酢酸あるいはテトラヒドロフランなど低誘電率溶媒
をＨＦ２‐系の溶媒として使用すれば，酸化膜系に対し
て１０Å／ｍｉｎ程度の低速且つ等速なエッチングレー
トを得ることができる。このとき，例えばＩＰＡ（イソ
プロピルアルコール）の場合には，水濃度１．５％未満
で溶質ＮＨ４ＨＦ２として使用とすることができ，エタ
ノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ）の場合には，水濃度１．５％未
満で溶質ＮＨ４ＨＦ２として使用することができる。こ
の結果，金属系副生成物を容易に制御して除去すること
ができる。なお，本実施形態にかかる弗化アンモニウム
として，ＮＨ４Ｆ，ＮＨ４ＨＦ２のうち何れの化学式の
ものであっても使用することができる。
【００４５】さらに，弗化アンモニウムは純水による置
換が可能なので，従来のように有機系薬液で必要なＩＰ
Ａ（Ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ Ａｌｃｏｈｏｌ）置換が不要
となる。また，ゲート電極のメタル材（Ｗ／WＮｘ積層
膜）の溶出に対する抑制効果があるので，金属汚染が防
止される。また，過酸化水素水を使用した有機系薬液を
使用する場合には，温度調節器により６０℃〜９０℃程
度の温度に調整してエッチングレートを加速する必要が
あったが，弗化アンモニウムは常温でも金属系副生成物
に対して１０Å／ｍｉｎ以上のエッチングレートを有す
るので温度調整が不要であり取り扱いが容易となる。ま
た，弗化アンモニウムは容易に入手することができるの
で，薬液の原料として好適である。
換が可能なので，従来のように有機系薬液で必要なＩＰ
Ａ（Ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ Ａｌｃｏｈｏｌ）置換が不要
となる。また，ゲート電極のメタル材（Ｗ／WＮｘ積層
膜）の溶出に対する抑制効果があるので，金属汚染が防
止される。また，過酸化水素水を使用した有機系薬液を
使用する場合には，温度調節器により６０℃〜９０℃程
度の温度に調整してエッチングレートを加速する必要が
あったが，弗化アンモニウムは常温でも金属系副生成物
に対して１０Å／ｍｉｎ以上のエッチングレートを有す
るので温度調整が不要であり取り扱いが容易となる。ま
た，弗化アンモニウムは容易に入手することができるの
で，薬液の原料として好適である。
【００４６】本実施形態においては，ゲート電極の側面
に形成された金属系副生成物を弗化アンモニウムを使用
して除去するので，ゲート電極のメタル材の溶出が防止
され，ゲート電極の減少や環境の金属汚染が防止され
る。また，弗化アンモニウムは，ゲート酸化膜に対して
１０Å／ｍｉｎ以下のエッチングレートに調整されてい
るので，ゲート酸化膜が完全に消失することはない。し
たがって，シリコン基板が露出しないので乾燥不足によ
るパターン不良を防止することができる。
に形成された金属系副生成物を弗化アンモニウムを使用
して除去するので，ゲート電極のメタル材の溶出が防止
され，ゲート電極の減少や環境の金属汚染が防止され
る。また，弗化アンモニウムは，ゲート酸化膜に対して
１０Å／ｍｉｎ以下のエッチングレートに調整されてい
るので，ゲート酸化膜が完全に消失することはない。し
たがって，シリコン基板が露出しないので乾燥不足によ
るパターン不良を防止することができる。
【００４７】（第２の実施の形態）次に，図３及び図４
に基づいて，第２の実施の形態について説明する。な
お，図３及び図４は，第２の実施の形態にかかる半導体
装置の製造方法を示す工程断面図である。
に基づいて，第２の実施の形態について説明する。な
お，図３及び図４は，第２の実施の形態にかかる半導体
装置の製造方法を示す工程断面図である。
【００４８】まず，図３（ａ）に示すように，シリコン
基板２０１上に例えば膜厚３０Åのゲート酸化膜２０
２，例えば膜厚１，０００Åのポリシリコン膜２０３，
例えば膜厚１，０００ÅのＷ／ＷＮｘ積層膜２０４，例
えば膜厚３，０００ÅのＳｉ３Ｎ４膜２０５，例えば膜
厚３，０００Åのフォトレジスト膜２０６を順次積層す
る。
基板２０１上に例えば膜厚３０Åのゲート酸化膜２０
２，例えば膜厚１，０００Åのポリシリコン膜２０３，
例えば膜厚１，０００ÅのＷ／ＷＮｘ積層膜２０４，例
えば膜厚３，０００ÅのＳｉ３Ｎ４膜２０５，例えば膜
厚３，０００Åのフォトレジスト膜２０６を順次積層す
る。
【００４９】次いで，図３（ｂ）に示すように，フォト
レジスト膜２０６を，ゲート電極加工に必要な所定形状
（ゲート電極形状）となるように，エッチング加工す
る。
レジスト膜２０６を，ゲート電極加工に必要な所定形状
（ゲート電極形状）となるように，エッチング加工す
る。
【００５０】その後，従来と異なり，図３（ｃ）に示す
ように，フォトレジスト膜２０６をマスクとして，ＲＩ
Ｅ法によりＳｉ３Ｎ４膜２０５をゲート電極加工に必要
な所定形状となるように除去する。なお，このとき，フ
ォトレジスト膜２０６はＳｉ３Ｎ４膜２０５と同様のエ
ッチングレート（選択比が１：１）でエッチングされる
ので，除去されたＳｉ３Ｎ４膜厚と同じ厚さ分だけフォ
トレジスト膜２０６も薄くなる。
ように，フォトレジスト膜２０６をマスクとして，ＲＩ
Ｅ法によりＳｉ３Ｎ４膜２０５をゲート電極加工に必要
な所定形状となるように除去する。なお，このとき，フ
ォトレジスト膜２０６はＳｉ３Ｎ４膜２０５と同様のエ
ッチングレート（選択比が１：１）でエッチングされる
ので，除去されたＳｉ３Ｎ４膜厚と同じ厚さ分だけフォ
トレジスト膜２０６も薄くなる。
【００５１】さらに，図４（ａ）に示すように，フォト
レジスト膜２０６をエッチング除去した後，Ｓｉ３Ｎ４
膜２０５をマスクとして，ＲＩＥ法により，Ｗ／ＷＮｘ
積層膜２０４及びポリシリコン膜２０３を除去してゲー
ト電極が形成される。このＲＩＥ法では，第１の実施の
形態と同様，エッチングマスクとして使用されるＳｉ３
Ｎ４膜２０５とエッチングガスとの反応などにより，ゲ
ート電極の壁面に金属系副生成物２０７が形成される。
この金属系副生成物２０７がゲート電極の側面に形成さ
れることにより，Ｗ／ＷＮｘ積層膜２０４及びポリシリ
コン膜２０３が過度にエッチングされずに，垂直形状を
維持したゲート電極が形成される。
レジスト膜２０６をエッチング除去した後，Ｓｉ３Ｎ４
膜２０５をマスクとして，ＲＩＥ法により，Ｗ／ＷＮｘ
積層膜２０４及びポリシリコン膜２０３を除去してゲー
ト電極が形成される。このＲＩＥ法では，第１の実施の
形態と同様，エッチングマスクとして使用されるＳｉ３
Ｎ４膜２０５とエッチングガスとの反応などにより，ゲ
ート電極の壁面に金属系副生成物２０７が形成される。
この金属系副生成物２０７がゲート電極の側面に形成さ
れることにより，Ｗ／ＷＮｘ積層膜２０４及びポリシリ
コン膜２０３が過度にエッチングされずに，垂直形状を
維持したゲート電極が形成される。
【００５２】さらに，図４（ｂ）に示すように，例えば
Ｏ２プラズマによるアッシング処理により金属系副生成
物２０７を酸化した後，第１の実施の形態と異なり，例
えば硫酸原液（９０ｗｔ％以上の高濃度硫酸で，かつ加
水していない硫酸薬液）又は塩酸原液（３０ｗｔ％以上
の高濃度塩酸で，かつ加水していない塩酸薬液）による
１５分間の洗浄で表面を処理して，金属系副生成物２０
７を溶解除去あるいはリフトオフ除去する。
Ｏ２プラズマによるアッシング処理により金属系副生成
物２０７を酸化した後，第１の実施の形態と異なり，例
えば硫酸原液（９０ｗｔ％以上の高濃度硫酸で，かつ加
水していない硫酸薬液）又は塩酸原液（３０ｗｔ％以上
の高濃度塩酸で，かつ加水していない塩酸薬液）による
１５分間の洗浄で表面を処理して，金属系副生成物２０
７を溶解除去あるいはリフトオフ除去する。
【００５３】なお，本実施形態においては，第１の実施
の形態と異なり，硫酸原液あるいは塩酸原液をＨ２Ｏ２
などで希釈せずに，硫酸原液あるいは塩酸原液の状態で
使用する。これは，硫酸原液あるいは塩酸原液は，ゲー
ト酸化膜に対するエッチングレートが１０Å／ｍｉｎ程
度となるからである。このように，ゲート酸化膜２０２
が完全に消失させることなく，金属系副生成物２０７を
除去することができる。
の形態と異なり，硫酸原液あるいは塩酸原液をＨ２Ｏ２
などで希釈せずに，硫酸原液あるいは塩酸原液の状態で
使用する。これは，硫酸原液あるいは塩酸原液は，ゲー
ト酸化膜に対するエッチングレートが１０Å／ｍｉｎ程
度となるからである。このように，ゲート酸化膜２０２
が完全に消失させることなく，金属系副生成物２０７を
除去することができる。
【００５４】最後に，純水リンスによる洗浄及びＩＰＡ
（Ｉｓｏｐｒｏｐｙ−Ａｌｃｏｈｏｌ）によるベーパー
乾燥を行い，形成されたポリメタルゲート電極の後処理
が終了する。このように，本実施形態においては，ポリ
メタルゲート電極に対して特殊な表面処理を行う必要が
ない。
（Ｉｓｏｐｒｏｐｙ−Ａｌｃｏｈｏｌ）によるベーパー
乾燥を行い，形成されたポリメタルゲート電極の後処理
が終了する。このように，本実施形態においては，ポリ
メタルゲート電極に対して特殊な表面処理を行う必要が
ない。
【００５５】有機系汚染を除去できる薬液のみを使用し
た場合では，金属汚染除去能力は不十分であるが，上記
方法で酸系の薬液により処理すれば，金属系副生成物を
最適に処理することができる。
た場合では，金属汚染除去能力は不十分であるが，上記
方法で酸系の薬液により処理すれば，金属系副生成物を
最適に処理することができる。
【００５６】このとき，反応を加速する過酸化水素（Ｈ
２Ｏ２）の使用は好ましくないので，例えば非常に低濃
度のオゾン水（Ｏ３水）で代用することもできるが，オ
ゾン水を極低濃度に制御する必要があるので，硫酸原液
や塩酸原液を使用するのが好適に取り扱いできる。ま
た，一般的な薬液である硫酸や塩酸を使用するので，容
易に処理工程として導入することができる。
２Ｏ２）の使用は好ましくないので，例えば非常に低濃
度のオゾン水（Ｏ３水）で代用することもできるが，オ
ゾン水を極低濃度に制御する必要があるので，硫酸原液
や塩酸原液を使用するのが好適に取り扱いできる。ま
た，一般的な薬液である硫酸や塩酸を使用するので，容
易に処理工程として導入することができる。
【００５７】本実施形態においては，ゲート電極加工時
のエッチングに発生する金属系副生成物を硫酸又は塩酸
原液を使用して除去するので，エッチング後処理でのゲ
ート電極材であるメタル部分の薬液溶出を防止できる。
この結果，電極材の減少及び環境の金属汚染を防止でき
る。また，硫酸又は塩酸原液は，ゲート酸化膜に対する
エッチングレートが１０Å／ｍｉｎ以下であるので，ゲ
ート酸化膜が除去されることが防止される。この結果，
シリコン基板が露出しないので，乾燥不足によるパター
ン不良を防止することができる。
のエッチングに発生する金属系副生成物を硫酸又は塩酸
原液を使用して除去するので，エッチング後処理でのゲ
ート電極材であるメタル部分の薬液溶出を防止できる。
この結果，電極材の減少及び環境の金属汚染を防止でき
る。また，硫酸又は塩酸原液は，ゲート酸化膜に対する
エッチングレートが１０Å／ｍｉｎ以下であるので，ゲ
ート酸化膜が除去されることが防止される。この結果，
シリコン基板が露出しないので，乾燥不足によるパター
ン不良を防止することができる。
【００５８】以上，本発明に係る好適な実施の形態につ
いて説明したが，本発明はかかる構成に限定されない。
当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術思想
の範囲内において，各種の修正例および変更例を想定し
得るものであり，それらの修正例および変更例について
も本発明の技術範囲に包含されるものと了解される。
いて説明したが，本発明はかかる構成に限定されない。
当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術思想
の範囲内において，各種の修正例および変更例を想定し
得るものであり，それらの修正例および変更例について
も本発明の技術範囲に包含されるものと了解される。
【００５９】例えば，上記実施形態においては，ポリメ
タル膜／下地膜としてＷ／ＷＮｘ積層膜を使用した構成
を挙げて説明したが，例えばＷ／ＴｉＮｘ積層膜などあ
らゆる金属系材料からなるゲート電極であっても適用す
ることができる。
タル膜／下地膜としてＷ／ＷＮｘ積層膜を使用した構成
を挙げて説明したが，例えばＷ／ＴｉＮｘ積層膜などあ
らゆる金属系材料からなるゲート電極であっても適用す
ることができる。
【００６０】また，上記実施形態においては，ゲート電
極側壁の金属系副生成物をＯ２アッシングにより酸化す
る構成を例に挙げて説明したが，他の酸化方法によって
も実施することができる。
極側壁の金属系副生成物をＯ２アッシングにより酸化す
る構成を例に挙げて説明したが，他の酸化方法によって
も実施することができる。
【００６１】また，第２の実施の形態においては，硫酸
原液あるいは塩酸原液を使用してゲート電極側壁の金属
副生成物を形成する方法を例に挙げて説明したが，ゲー
ト酸化膜に対するエッチングレートが１０Å／ｍｉｎ以
下に調整されていればいかなる濃度の硫酸薬液あるいは
塩酸薬液であっても実施することができる。
原液あるいは塩酸原液を使用してゲート電極側壁の金属
副生成物を形成する方法を例に挙げて説明したが，ゲー
ト酸化膜に対するエッチングレートが１０Å／ｍｉｎ以
下に調整されていればいかなる濃度の硫酸薬液あるいは
塩酸薬液であっても実施することができる。
【００６２】また，上記実施形態おいては，窒化シリコ
ン膜（Ｓｉ３Ｎ４膜）を使用してゲート電極を形成する
構成を例に挙げて説明したが，酸化シリコン膜を使用す
ることもできる。
ン膜（Ｓｉ３Ｎ４膜）を使用してゲート電極を形成する
構成を例に挙げて説明したが，酸化シリコン膜を使用す
ることもできる。
【００６３】
【発明の効果】ゲート電極加工時のエッチングに発生す
る金属系副生成物を，酸系薬液を使用して除去するの
で，エッチング後処理でのゲート電極材であるメタル部
分の薬液溶出を防止できる。この結果，電極材の減少及
び環境の金属汚染を防止できる。また，酸系薬液は，ゲ
ート酸化膜に対するエッチングレートが１０Å／ｍｉｎ
以下に調整されているので，ゲート酸化膜が完全に消失
することはない。この結果，シリコン基板が露出しない
ので，乾燥不足によるパターン不良を防止することがで
きる。
る金属系副生成物を，酸系薬液を使用して除去するの
で，エッチング後処理でのゲート電極材であるメタル部
分の薬液溶出を防止できる。この結果，電極材の減少及
び環境の金属汚染を防止できる。また，酸系薬液は，ゲ
ート酸化膜に対するエッチングレートが１０Å／ｍｉｎ
以下に調整されているので，ゲート酸化膜が完全に消失
することはない。この結果，シリコン基板が露出しない
ので，乾燥不足によるパターン不良を防止することがで
きる。
【図１】第１の実施の形態にかかる半導体装置の製造方
法を示す断面工程図である。
法を示す断面工程図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる半導体装置の製造方
法を示す断面工程図である。
法を示す断面工程図である。
【図３】第２の実施の形態にかかる半導体装置の製造方
法を示す断面工程図である。
法を示す断面工程図である。
【図４】第２の実施の形態にかかる半導体装置の製造方
法を示す断面工程図である。
法を示す断面工程図である。
【図５】従来における半導体装置の製造方法を示す断面
工程図である。
工程図である。
【図６】従来における半導体装置の製造方法を示す断面
工程図である。
工程図である。
１０１ 半導体基板 １０２ ゲート酸化膜 １０３ ポリシリコン膜 １０４ Ｗ／ＷＮｘ積層膜 １０５ Ｓｉ３Ｎ４膜 １０６ フォトレジスト １０７ 金属系副生成物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 29/78 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｎ Ｆターム(参考） 4M104 AA01 BB01 CC05 DD66 DD71 FF18 GG09 GG10 GG14 HH14 5F004 BA04 BD01 DA26 DB00 DB10 DB12 DB13 EA06 EA07 EA10 EA13 EB02 FA07 5F033 HH04 HH19 HH33 HH34 MM08 MM13 QQ08 QQ10 QQ13 QQ20 QQ28 QQ89 QQ91 QQ94 VV06 WW00 XX03 5F043 AA26 BB18 BB27 DD15 GG04 5F140 AA00 AA01 AA39 BA01 BF04 BF17 BF20 BF21 BF27 BF30 BG08 BG11 BG38 BG39 BG48 BG54 BG58 BG60 CE13
Claims (12)
- 【請求項１】 半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜
上に，少なくとも一部が金属材料からなるゲート電極が
形成される半導体装置の製造方法であって，前記半導体
基板上に形成されたゲート電極層をエッチングして，そ
の側壁に金属系副生成物を形成しながらゲート電極を形
成する工程と，前記ゲート電極の側壁に形成された前記
金属系副生成物を酸化する工程と，前記酸化された金属
系副生成物を，前記ゲート絶縁膜に対するエッチングレ
ートが１０Å／ｍｉｎ以下に調整された溶液により除去
する工程と，を有することを特徴とする半導体装置の製
造方法。 - 【請求項２】 半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜
上に，少なくとも一部が金属材料からなるゲート電極が
形成される半導体装置の製造方法であって，前記半導体
基板上に，ゲート絶縁膜，少なくとも一部が金属材料か
らなるゲート電極層，窒化シリコン膜又は酸化シリコン
膜を，順次形成する工程と，前記窒化シリコン膜又は酸
化シリコン膜を所定形状にエッチングする工程と，前記
所定形状にエッチングされた窒化シリコン膜又は酸化シ
リコン膜をマスクとして，前記ゲート電極層をエッチン
グして，その側壁に金属系副生成物を形成しながらゲー
ト電極を形成する工程と，前記ゲート電極の側壁に形成
された前記金属系副生成物を酸化する工程と，前記酸化
された金属系副生成物を，前記ゲート絶縁膜に対するエ
ッチングレートが１０Å／ｍｉｎ以下に調整された弗化
アンモニウム溶液により除去する工程と，を有すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記弗化アンモニウム溶液の溶媒は，低
誘電率溶媒であることを特徴とする請求項２に記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 前記低誘電率溶媒は，酢酸あるいはテト
ラヒドロフランであることを特徴とする請求項３に記載
の半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜
上に，少なくとも一部が金属材料からなるゲート電極が
形成される半導体装置の製造方法であって，前記半導体
基板上に，ゲート絶縁膜，少なくとも一部が金属材料か
らなるゲート電極層，窒化シリコン膜又は酸化シリコン
膜を，順次形成する工程と，前記窒化シリコン膜又は酸
化シリコン膜を所定形状にエッチングする工程と，前記
所定形状にエッチングされた窒化シリコン膜又は酸化シ
リコン膜をマスクとして，前記ゲート電極層をエッチン
グして，その側壁に金属系副生成物を形成しながらゲー
ト電極を形成する工程と，前記ゲート電極の側壁に形成
された前記金属系副生成物を酸化する工程と，前記酸化
された金属系副生成物を，前記ゲート絶縁膜に対するエ
ッチングレートが１０Å／ｍｉｎ以下に調整された硫酸
薬液により除去する工程と，を有することを特徴とする
半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 前記硫酸薬液は，加水されていない硫酸
原液である，ことを特徴とする請求項５に記載の半導体
装置の製造方法。 - 【請求項７】 半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜
上に，少なくとも一部が金属材料からなるゲート電極が
形成される半導体装置の製造方法であって，前記半導体
基板上に，ゲート絶縁膜，少なくとも一部が金属材料か
らなるゲート電極層，窒化シリコン膜又は酸化シリコン
膜を，順次形成する工程と，前記窒化シリコン膜又は酸
化シリコン膜を所定形状にエッチングする工程と，前記
所定形状にエッチングされた窒化シリコン膜又は酸化シ
リコン膜をマスクとして，前記ゲート電極層をエッチン
グして，その側壁に金属系副生成物を形成しながらゲー
ト電極を形成する工程と，前記ゲート電極の側壁に形成
された前記金属系副生成物を酸化する工程と，前記酸化
された金属系副生成物を，前記ゲート絶縁膜に対するエ
ッチングレートが１０Å／ｍｉｎ以下に調整された塩酸
薬液により除去する工程と，を有することを特徴とする
半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】 前記塩酸薬液は，加水されていない塩酸
原液である，ことを特徴とする請求項７に記載の半導体
装置の製造方法。 - 【請求項９】 前記金属系副生成物は，前記ゲート電極
層のエッチング工程において，前記ゲート電極を構成す
る金属材料と前記ゲート電極層のエッチングで使用する
エッチング材との反応により形成される生成物である，
ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７あ
るいは８項のうちいずれか１項に記載の半導体装置の製
造方法。 - 【請求項１０】 前記金属系副生成物は，少なくともＷ
Ｃｌ６を含有する生成物である，ことを特徴とする請求
項１，２，３，４，５，６，７，８あるいは９項のうち
いずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１１】 前記ゲート電極層のエッチングは，反
応性イオンエッチング法によりおこなわれる，ことを特
徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９あ
るいは１０項のうちいずれか１項に記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項１２】 前記ゲート電極の側壁に形成された前
記金属系副生成物を酸化する工程は，Ｏ２アッシングに
より前記金属系副生成物を酸化する工程である，ことを
特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，８，
９，１０あるいは１１項のうちいずれか１項に記載の半
導体装置の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001133115A JP3396030B2 (ja) | 2001-04-27 | 2001-04-27 | 半導体装置の製造方法 |
| US09/942,224 US6713397B2 (en) | 2001-04-27 | 2001-08-30 | Manufacturing method of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001133115A JP3396030B2 (ja) | 2001-04-27 | 2001-04-27 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002329678A true JP2002329678A (ja) | 2002-11-15 |
| JP3396030B2 JP3396030B2 (ja) | 2003-04-14 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001133115A Expired - Fee Related JP3396030B2 (ja) | 2001-04-27 | 2001-04-27 | 半導体装置の製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP3396030B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101057155B1 (ko) | 2009-03-13 | 2011-08-16 | 제일모직주식회사 | 금속실리사이드막 대비 실리콘 산화막에 대한 상대적인 식각 선택성이 향상된 식각용액 |
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|---|---|---|---|---|
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| KR100587674B1 (ko) * | 2004-03-18 | 2006-06-08 | 삼성전자주식회사 | 반도체 소자에서의 트랜지스터 구조 및 그에 따른 형성방법 |
| JP2008124399A (ja) * | 2006-11-15 | 2008-05-29 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
| DE112009004744B4 (de) * | 2009-04-30 | 2014-11-13 | Mitsubishi Electric Corp. | Halbleiterbauelement und Verfahren zu dessen Herstellung |
| US9442076B2 (en) * | 2014-12-12 | 2016-09-13 | Bell Helicopter Textron Inc. | Infrared radiometric imaging inspection of steel parts |
| CN111630639A (zh) | 2018-01-30 | 2020-09-04 | 东京毅力科创株式会社 | 基板处理方法、基板处理装置和蚀刻液 |
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|---|---|---|---|---|
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| JP3326644B2 (ja) * | 1993-11-16 | 2002-09-24 | ソニー株式会社 | シリコン系材料層の加工方法 |
| US5695572A (en) * | 1994-08-25 | 1997-12-09 | Wacker Siltronic Gesellschaft Fur Halbleitermaterialien Aktiengesellschaft | Cleaning agent and method for cleaning semiconductor wafers |
| US6087264A (en) * | 1996-05-15 | 2000-07-11 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods for patterning microelectronic structures using chlorine and oxygen |
| US5904570A (en) * | 1996-05-20 | 1999-05-18 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Method for polymer removal after etching |
| US6057240A (en) * | 1998-04-06 | 2000-05-02 | Chartered Semiconductor Manufacturing, Ltd. | Aqueous surfactant solution method for stripping metal plasma etch deposited oxidized metal impregnated polymer residue layers from patterned metal layers |
| JP3988342B2 (ja) | 1998-12-29 | 2007-10-10 | 株式会社ハイニックスセミコンダクター | 半導体素子のゲート電極形成方法 |
| US6453914B2 (en) * | 1999-06-29 | 2002-09-24 | Micron Technology, Inc. | Acid blend for removing etch residue |
-
2001
- 2001-04-27 JP JP2001133115A patent/JP3396030B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2001-08-30 US US09/942,224 patent/US6713397B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101057155B1 (ko) | 2009-03-13 | 2011-08-16 | 제일모직주식회사 | 금속실리사이드막 대비 실리콘 산화막에 대한 상대적인 식각 선택성이 향상된 식각용액 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3396030B2 (ja) | 2003-04-14 |
| US6713397B2 (en) | 2004-03-30 |
| US20020160612A1 (en) | 2002-10-31 |
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