JP2003332295A - Low temperature wet etching method for highly insulated thin layer - Google Patents

Low temperature wet etching method for highly insulated thin layer

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JP2003332295A JP2002142086A JP2002142086A JP2003332295A JP 2003332295 A JP2003332295 A JP 2003332295A JP 2002142086 A JP2002142086 A JP 2002142086A JP 2002142086 A JP2002142086 A JP 2002142086A JP 2003332295 A JP2003332295 A JP 2003332295A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a low temperature wet etching method for a highly insulated thin layer which is advantageous for manufacturing a highly insulated gate insulating layer of a CMOS, an insulating film of a highly insulated capacitor of a DRAM, and the like and solves a problem of forming ruggedness over silicon in an active area or over USG in an isolate block. <P>SOLUTION: Wet etching is performed upon the highly insulated thin layer at a room temperature in a mixed liquid of hydrofluoric acid, perchloric acid, other perhalogenated element acid, and the like such that an etching rate of the layer becomes ≥10 Å/min, at the same time, an etching rate of silicon oxide, USG or polysilicon becomes ≤10 Å/min all and a selection ratio becomes appropriate for needs of respective processes. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は高絶縁性薄層の低温
ウェットエッチング法に係り、特に高絶縁性薄層のウェ
ットエッチングを改良したものに関わる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a low temperature wet etching method for a highly insulating thin layer, and more particularly to an improved wet etching method for a highly insulating thin layer.

【0002】[0002]

【従来の技術】CMOS(complementary metal oxide semi
conductor)ロジックコンポーネントやDRAM(dynamic R
AM)のような半導体装置においては、集積度の増加や容
量増大、駆動電圧の減少などの為、設計基準を大幅に下
げ、ゲート二酸化シリコン膜の厚さを極限にまで薄く
し、現在では既に6nm(60Å)以下の厚さにすることに
成功している。よってこの製造工程における制御は難し
く、DRAMのコンデンサは二酸化シリコンや酸化物‐チッ
化物‐酸化物、即ちONOでは最早メモリの電荷量の要求
を満たすことができなくなっていることより、昨今では
高絶縁性薄膜をゲート絶縁層とし、二酸化シリコンやON
Oに取って代わるDRAMのコンデンサの絶縁層とするよう
になっている。現在の設計基準は0.18μmの域にまで及
んでおり、ゲート絶縁層の選択に至っては多種の材質が
利用されており、特に要求されることは汚染されていな
いアクティブエリアであり、エッチングが容易で、誘電
率が高く、電流のロスが少ないものとなっている。中で
も最も注目されているものとして、酸化ハフニウム(Hf
O2)や酸化ジルコニウム(ZrO2)等があり、誘電率
(dielectric constant)kが15〜25の理想的な値で安定
しており、シリコンアクティブエリア内に拡散せず、電
流のロスが少ない長所を具有するが、エッチングが容易
ではないことが欠点となっている。
2. Description of the Related Art CMOS (complementary metal oxide semi)
conductor) logic components and DRAM (dynamic R)
In semiconductor devices such as AM), the design standard is drastically reduced due to the increase in integration, the increase in capacity, the decrease in drive voltage, etc., and the thickness of the gate silicon dioxide film is made extremely thin. We have succeeded in making thickness less than 6nm (60Å). Therefore, it is difficult to control in this manufacturing process, and the capacitor of DRAM cannot meet the charge requirement of the memory by silicon dioxide or oxide-nitride-oxide, that is, ONO anymore. Thin film as gate insulating layer, silicon dioxide and ON
It is designed to serve as an insulating layer for DRAM capacitors that replace O. The current design standard extends to the range of 0.18 μm, and various materials are used to select the gate insulating layer, and what is particularly required is an active area that is not contaminated and easy to etch. Therefore, the dielectric constant is high and the current loss is small. Among them, the most noticeable one is hafnium oxide (Hf
O2), zirconium oxide (ZrO2), etc., and the dielectric constant (dielectric constant) k is stable at an ideal value of 15 to 25. It does not diffuse into the silicon active area and the current loss is small. However, the disadvantage is that etching is not easy.

【0003】 ≪表1≫ 化学品 HfO2のエッチング率(単位は全てÅ/min) pureHC1O4 0.3 pureH2SO4(at 160℃) 1.25〜5.25 pureH3PO4(at 80℃) 0 BOE 20 pureCH3(COOH)2 0〜2 pureHC1 0〜0.9 pureHBr 2.5〜10 pureHI 0 pureHF 101 pureH2O2 0 TMAH 0.4 上の≪表1≫に示すように、硫酸(H2SO4)によるエッ
チングでは160℃の高温にまで加熱しなければならず、
またそのエッチング率は僅か5Å/minほどであり、そ
の他として例えばリン酸(H3PO4)や酢酸CH3(COO
H)2、塩酸(HC1)や臭酸(HBr)、ヨード酸(HI)、
純過塩素酸(HC1O4)等のエッチング率は0に近いが、然
し2酸化シリコンにエッチングするのには使用できな
い。またドライエッチングはシリコンには不向きであ
り、ソース/ドレイン表面を傷つけ、電流のロスを増加
させてしまう。よって、熱硫酸によるエッチングやドラ
イエッチングによる欠点を考慮し、更に発展したその他
のエッチング法を開発する必要がある。しかしながら、
RAMコンデンサの絶縁層は、初期に使用されていたONOは
現在のレベルでは既に適さず、後のBST等によっても皆
拡散の問題を抱えている。一方、酸化ハフニウム(HfO
)を用いた場合においては、拡散の問題が少ないが、
しかしエッチングにおいては熱硫酸エッチングにある耐
熱設備の問題があり、ドライエッチングではドープ無し
のシリカグラス(即ちUSG,un‐doped silica glass)
や硼リンシリカグラス(BPSG)等のエッチング選択率不
足の問題が出てくる。
[0003]     ≪Table 1≫     Chemicals HfO2Etching rate (all units are Å / min)   pureHC1OFour                0.3   pureH2SOFour(At 160 ℃) 1.25 ~ 5.25   pureH3POFour(At 80 ℃) 0   BOE 20   pureCH3(COOH)2   0-2    pureHC1 0-0.9   pureHBr 2.5 ~ 10   pureHI 0   pureHF 101   pureH2O2                 0   TMAH 0.4 As shown in << Table 1 >> above, sulfuric acid (H2SOFour)
In ching, you have to heat up to a high temperature of 160 ℃,
The etching rate is only about 5Å / min.
Other examples include phosphoric acid (H3POFour) And acetic acid CH3(COO
H)2, Hydrochloric acid (HC1), hydrobromic acid (HBr), iodo acid (HI),
Pure perchloric acid (HC1OFourEtching rate is close to 0, but
And cannot be used to etch into silicon dioxide
Yes. Also, dry etching is not suitable for silicon.
Damages the source / drain surface and increases current loss
I will let you. Therefore, etching with hot sulfuric acid or dry
B. Others that have further developed in consideration of defects caused by etching
It is necessary to develop the etching method. However,
The insulating layer of the RAM capacitor is
It is not suitable at the current level already, and everyone after the BST etc.
I have a diffusion problem. On the other hand, hafnium oxide (HfO
Two), The problem of diffusion is less,
However, in etching, the resistance to hot sulfuric acid etching
There is a problem of thermal equipment, and dope is not used in dry etching
Silica glass (ie USG, un-doped silica glass)
Etching selectivity of borin silica glass (BPSG) etc.
I have foot problems.

【0004】そこで図1のエッチングゲート絶縁層前の
断面図に示すように、従来使用されている酸化ハフニウ
ムのゲート絶縁層でCMOS(complementary metal oxide
semiconductor)製造の際には、先ずシリコンウェハー
1上にLOCOS(Local Oxide ofSilicon)やSTI(Shallow
Trench Isolation)で隔離区4を形成し、更にリソグ
ラフによりイオンインプランテーションでp型ウェル2
とn型ウェル3を形成し、酸化ハフニウム(HfO)膜
5、ドープシリコン7及び珪化タングステンその他のけ
い化物膜8を堆積させ、酸化ハフニウムをエッチング停
止層としてリソグラフによりエッチングしてゲート9を
形成する。さらにリソグラフによるイオンインプランテ
ーションで少量ドープしてソース/ドレイン区8を形成
し、更に全面にチッ化シリコン膜を堆積させ、更に異方
性のドライエッチングでチッ化シリコン側壁6を形成
し、図2に示すようにリソグラフによるイオンインプラ
ンテーションで、ドープ度の高いn+ソース/ドレイン区
10及びP+ソース/ドレイン区11のLDD構造を形成
し、このとき酸化ハフニウムは未だ除去されておらず、
イオンインプランテーション時のクッション層として使
用され、シリコン表面を傷つけないようにしている。
Therefore, as shown in the sectional view before the etching gate insulating layer in FIG. 1, CMOS (complementary metal oxide) is used in the conventionally used gate insulating layer of hafnium oxide.
When manufacturing a semiconductor), first, LOCOS (Local Oxide of Silicon) and STI (Shallow) are placed on the silicon wafer 1.
Isolation area 4 is formed by Trench Isolation) and p-type well 2 is formed by ion implantation by lithography.
And n-type well 3 are formed, hafnium oxide (HfO 2 ) film 5, doped silicon 7 and tungsten silicide or other silicide film 8 are deposited, and hafnium oxide is used as an etching stop layer by lithographic etching to form gate 9. To do. Further, a small amount is doped by ion implantation by lithography to form a source / drain region 8, a silicon nitride film is further deposited on the entire surface, and further, a silicon nitride side wall 6 is formed by anisotropic dry etching. As shown in Fig. 3, ion implantation by lithography forms the LDD structure of the n + source / drain region 10 and the P + source / drain region 11 having a high doping degree. At this time, hafnium oxide is not yet removed,
It is used as a cushion layer during ion implantation to prevent damage to the silicon surface.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし上述のような公
知の方法において、最後に公知のドライエッチングでソ
ース/ドレイン区の酸化ハフニウムを除去するが、酸化
ハフニウムがUSG(un−doped silica glass)とシリコ
ンのエッチング選択比が大きくないため、完全に酸化ハ
フニウムを除去するためにはオーバーエッチングしてし
まうことがあり、よってソース/ドレイン区の表面のシ
リコンと隔離区のUSGは陥没14した個所が形成されて
しまう。更に後続の工程を完成したら、コンポーネント
の電流ロス増加が避けられず、同様にDRAM絶縁層エッチ
ングの際、下層電極(ロアーエレクトロード、lower El
ectrode)と層間の絶縁膜(IMD)を傷つける可能性も大
きい。また熱硫酸によるウェットエッチングによる場合
にはエッチング選択率には優れるものの、エッチング率
が不足し、且つ耐熱耐酸槽を使用しなければならない。
そこで上述のような公知構造の方法における高絶縁性薄
層のゲート高絶縁性エッチングに関わる様々な問題を解
決するべく、高絶縁性薄層に低温エッチングする際、二
酸化シリコン,USG,ポリシリコン,及びシリコンウェ
ハーに対し、比較的高い選択比を具有するエッチング法
を提供し、USGやポリシリコンゲート、並びにソース/
ドレインがエッチングによって陥没した部位が形成され
ないようにし、電流のロスと表面の高低差を少なくし、
同時に製造過程における時間を短縮して製造効率を上げ
るべく、低温且つウェットエッチングによる本発明の高
絶縁性薄層の低温ウェットエッチング法、並びに高絶縁
性ゲート絶縁層を具える半導体装置製造法を提供する。
However, in the known method as described above, the hafnium oxide in the source / drain region is finally removed by the known dry etching. However, the hafnium oxide is converted to USG (un-doped silica glass). Since the etching selection ratio of silicon is not large, it may be over-etched in order to completely remove hafnium oxide. Therefore, the silicon on the surface of the source / drain region and the USG of the isolation region have 14 depressed portions. Will be done. When the subsequent process is completed, an increase in the current loss of the component is unavoidable. Similarly, when the DRAM insulating layer is etched, the lower electrode (lower electrode, lower el
(ectrode) and the insulating film (IMD) between layers are also likely to be damaged. Further, in the case of wet etching with hot sulfuric acid, although the etching selectivity is excellent, the etching rate is insufficient and a heat and acid resistant tank must be used.
Therefore, in order to solve various problems related to the gate high insulation etching of the high insulation thin layer in the method of the known structure as described above, when performing low temperature etching on the high insulation thin layer, silicon dioxide, USG, polysilicon, We provide etching methods with a relatively high selectivity for silicon and silicon wafers, including USG and polysilicon gate, and source / source
Preventing the formation of a recessed part of the drain due to etching, reducing the loss of current and the height difference of the surface,
At the same time, in order to shorten the time in the manufacturing process and increase the manufacturing efficiency, a low temperature wet etching method of the highly insulating thin layer of the present invention by low temperature and wet etching, and a semiconductor device manufacturing method having a highly insulating gate insulating layer are provided. To do.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】先ず、弗化水素酸と過塩
素酸(HC1O4)やその他の過ハロゲン族元素酸(HBrO4
HIO)の混合液で酸化シリコン上或いはポリシリコン
上の高絶縁性薄層をエッチングする。混合比は1:50か
ら1:5000の範囲になるようにし、そのうち最も理想的
な比率は1:1000〜1:2500の範囲とし、低温下でウェッ
トエッチングを行い、高絶縁性薄層に対するエッチング
率は10Å/min以上となるが、しかし酸化シリコン(SiO
2),USG(un−doped silica glass),ポリシリコン等
に対するエッチング率は皆10Å/min以下であり、この
方法によって非常に優れた選択性を提供する。
[Means for Solving the Problems] First, hydrofluoric acid and perchloric acid (HC1O4) and other perhalogen group element acids (HBrO 4 ,
Etch a highly insulating thin layer on silicon oxide or on polysilicon with a mixture of HIO 4 ). The mixing ratio should be in the range of 1:50 to 1: 5000, and the most ideal ratio should be in the range of 1: 1000 to 1: 2500. Wet etching is performed at low temperature to etch highly insulating thin layers. The rate is over 10Å / min, but silicon oxide (SiO 2
2 ), USG (un-doped silica glass), polysilicon, etc. all have an etching rate of 10Å / min or less, and this method provides extremely excellent selectivity.

【0007】またCMOS(complementary metal oxide se
miconductor)ロジックコンポーネントを製造するべ
く、ゲートにドープの少ないソース/ドレインとゲート
極側壁とを形成後、高絶縁性ゲート極絶縁層に対してソ
ース/ドレイン上の部分で弗化水素酸と過塩素酸或いは
その他の過ハロゲン族元素酸の混合液でエッチングによ
り除去し、ソース/ドレイン上のシリコンとSTI内のUSG
やポリシリコンゲート,並びに金属ゲートや耐火金属シ
リコン化物ゲートを傷つけないようにする。
In addition, CMOS (complementary metal oxide se
In order to manufacture a logic component, after forming a source / drain and a gate electrode side wall with low doping in the gate, hydrofluoric acid and perchlorine are formed in a portion on the source / drain with respect to the highly insulating gate electrode insulating layer. Etching with a mixed solution of acid or other perhalogen group acid, silicon on source / drain and USG in STI
Do not damage the polysilicon gate, the polysilicon gate, the metal gate or the refractory metal silicide gate.

【0008】更に、高絶縁性コンデンサを製造するDRAM
においては、DRAMを完了したトランジスタ構造と下層電
極層(ロアーエレクトロード)において、並びに下層電
極層(ロアーエレクトロード)上に高絶縁性薄層を堆積
させて、コンデンサの絶縁層とし、フォトレジスト(Ph
oto Resist,P.R.)で下層電極層(ロアーエレクトロー
ド)と、その上の高絶縁性膜を保護し、更に弗化水素酸
と過塩素酸やその他の過ハロゲン族元素酸の混合液でウ
ェットエッチングを施して下層電極層(ロアーエレクト
ロード)以外の高絶縁性薄層を除去し、優れたエッチン
グ効果を提供し、下部の硼リンシリカグラス(BPSG)や
リンシリカグラス(PSG)を傷つけず、且つ高絶縁性薄
層に対するエッチング率が10Å/min以上であるのに対
し、BPSGやPSGに対するエッチング率は10Å/min以下で
ある特徴を提供する。
Further, a DRAM for manufacturing a highly insulating capacitor
In the transistor structure and the lower electrode layer (lower electrode) for which the DRAM has been completed, a highly insulating thin layer is deposited on the lower electrode layer (lower electrode) to form the insulating layer of the capacitor, and the photoresist ( Ph
oto Resist (PR) protects the lower electrode layer (lower electrode) and the highly insulating film above it, and wet etching with a mixed solution of hydrofluoric acid, perchloric acid, and other perhalogen group element acids. To remove the highly insulating thin layers other than the lower electrode layer (lower electrode) to provide an excellent etching effect, without damaging the lower boron phosphorus silica glass (BPSG) or phosphorus silica glass (PSG). Further, the etching rate for the highly insulating thin layer is 10 Å / min or more, while the etching rate for BPSG or PSG is 10 Å / min or less.

【0009】高絶縁性コンデンサを製造するべく、下層
電極層(ロアーエレクトロード)の基板上前面に高絶縁
性薄層を堆積させてコンデンサの絶縁層とし、リソグラ
フを利用した製造工程で形成されたフォトレジスト(Ph
oto Resist,P.R.)で下層電極層(ロアーエレクトロー
ド)及びその上の高絶縁性薄層を保護し、弗化水素酸と
過ハロゲン族元素酸の混合液をエッチング液とし、低温
下でエッチングを進行して下層電極層(ロアーエレクト
ロード)以外の高絶縁性薄層を除去し、その下のシリコ
ン基板や隔離酸化シリコンを傷つけないようにする。
In order to manufacture a high-insulating capacitor, a high-insulating thin layer is deposited on the front surface of the substrate of the lower electrode layer (lower electrode) to form the insulating layer of the capacitor, which is formed by a lithographic process. Photoresist (Ph
OTO Resist (PR) protects the lower electrode layer (lower electrode) and the highly insulating thin layer above it, and uses a mixed solution of hydrofluoric acid and perhalogen group element acid as an etching solution for etching at low temperatures. By proceeding, the highly insulating thin layer other than the lower electrode layer (lower electrode) is removed so as not to damage the silicon substrate and the isolation silicon oxide thereunder.

【0010】[0010]

【発明実施の形態】高誘電率である酸化ハフニウム(Hf
O2)層のエッチングは、異なるエッチング液によって行
われる。先ずPVD(physical Vapor Deposition)法で
は、USGとポリシリコンが皆CVD(Chemical Vapor Depos
ition)で堆積されており、CVD法ではn&k analyzerでエ
ッチング前後の厚さを測定する。尚これらの堆積,測定
においては皆一級レベルの無塵室内で完成され、一人の
者が測定を担当する。160℃の濃硫酸(H2SO4)で高絶縁
性薄層に対してエッチングを行い、そのエッチング率は
1.25〜5.25Å/minであり、該USGとのエッチング選択比
は1:1であり、「可」の範囲ではあるが、しかし高温の
酸に耐える槽を見つけるのは容易でなく、槽の維持も難
しいものとなっている。しかしながら、純リン酸(H3PO
4),純ペルオキソ塩素酸(HC1O4),純塩酸(HC1),
純臭化水素酸(NBr),純よう化水素酸(HI),純しゅ
う酸(COOH)2等のエッチングは皆エッチング率が低過
ぎ、適当ではない。それでは薄い弗化水素酸(HF:H2O
=1:2000)でエッチングした場合、高絶縁性に対する
エッチング率は1Å/minと非常に遅く、USGに対するエ
ッチング率は7Å/minとやや高いものの選択比は1:7で
あり、不適当である。それはShallow Trench Isolation
(STI)中のUSGが多すぎるためである。しかし弗化水素
酸とペルオキソ塩素酸の混合液により低温の下でエッチ
ングする場合は体積混合比(volume ratio)が1:50か
ら1:5000のエッチング率で、どれも10Å/min以上とな
っており、しかしペルオキソ塩素酸の濃度の増加に伴っ
てUSGとのエッチング率が低下してしまい、1:2000時で
はHfO2とUSGのエッチング選択比が1:0.65となる(図
3,図4参照)。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hafnium oxide (Hf) having a high dielectric constant is used.
The etching of the O 2 ) layer is performed with different etching solutions. First, in the PVD (physical vapor deposition) method, USG and polysilicon are all CVD (chemical vapor deposition).
In the CVD method, the thickness before and after etching is measured with an n & k analyzer. In addition, all of these depositions and measurements are completed in a first-class dust-free room, and one person is in charge of the measurements. The highly insulating thin layer was etched with concentrated sulfuric acid (H 2 SO 4 ) at 160 ° C.
It is 1.25-5.25Å / min, the etching selectivity with the USG is 1: 1 and it is in the range of "OK", but it is not easy to find a bath that can withstand high temperature acid, and the bath can be maintained. Has become difficult. However, pure phosphoric acid (H 3 PO
4 ), pure peroxochloric acid (HC1O 4 ), pure hydrochloric acid (HC1),
Etching with pure hydrobromic acid (NBr), pure hydroiodic acid (HI), pure oxalic acid (COOH) 2, etc. is not suitable because the etching rate is too low. Then dilute hydrofluoric acid (HF: H2O
= 1: 2000), the etching rate for high insulation is extremely slow at 1 Å / min, and the etching rate for USG is slightly high at 7 Å / min, but the selectivity is 1: 7, which is inappropriate. . That is Shallow Trench Isolation
This is because there are too many USGs in (STI). However, when etching at a low temperature with a mixed solution of hydrofluoric acid and peroxochloric acid, the volume ratio is from 1:50 to 1: 5000, all of which are 10 Å / min or more. However, the etching rate with USG decreases as the concentration of peroxochloric acid increases, and the etching selectivity ratio between HfO 2 and USG becomes 1: 0.65 at 1: 2000 (see FIGS. 3 and 4). ).

【0011】図3に示す弗化水素酸の混合溶液は、異な
る混合比で得られるHfO2とUSGのエッチング選択比の曲
線図であり、図中より見て取れるように、選択比はHfO
2:USG=1:66=0.015となっており、徐々に1:0.65=
1.54にまで上昇しており、混合比が増加すると選択比も
上がることがわかる。図4に示すように異なる体積混合
比で1:5より1:2000にまで徐々に上げた場合、高絶縁
性(HfO2)のエッチング率は皆10Å/min以上に維持さ
れている。USGに対するエッチング率が10Å/min以下に
徐々に下がり、ポリシリコンに対するエッチング率は皆
10Å/min以下となる。よって高絶縁性薄層(HfO2)に
エッチングする場合は、常温で且つ充分な速度であり、
適当なエッチング率であると言え、STU隔離層上のUSGと
ゲートのUSG及びゲートのポリシリコン,金属,耐火金
属シリコン化物やコンデンサ下層電極層(ロアーエレク
トロード)上のポリシリコン,BPSG,PSG層間の絶縁膜
(IMD)を傷つけることがなく、低温下でエッチングが
行われるため、酸に耐える複雑な構造の槽を準備する手
間とコストが省け、大量生産に適するようになる。低温
(0〜100℃)下で弗化水素酸とペルオキソ塩素酸の体積
混合比は1:50から1:500の範囲であり、酸化ハフニウ
ム(HfO2)層に対するエッチング率,及び湿酸化膜やUS
G,BPSG及びポリシリコン等に対する選択比が充分であ
り、1:1000から1:2500の範囲であることが最も理想的
である。エッチングの方法は単片式のエッチング機(Si
ngle wafer tools),バッチタイプのエッチング機,多
腔式エッチング機(Clusters tools)や単腔式エッチン
グ機(Stand alone tools)内で行われ、皆低温で高絶
縁性薄層にエッチングする目的が達成されるがこれに限
らず、弗化水素酸とペルオキソ塩素酸がウェハーに接触
することができるものであればよい。また、その他の過
ハロゲン族元素酸を過塩素酸に代えてもその効果はほぼ
同様であり、よって本発明の混合溶液はHF:HC1O4に限
られず、HF:ハロゲン族元素酸(HbrO4,HIO4)として
もよい。
The mixed solution of hydrofluoric acid shown in FIG. 3 is a curve diagram of the etching selectivity of HfO 2 and USG obtained at different mixing ratios. As can be seen from the figure, the selectivity is HfO 2.
2: USG = 1: 66 = 0.015, gradually becoming 1: 0.65 =
It has increased to 1.54, and it can be seen that the selection ratio increases as the mixing ratio increases. As shown in FIG. 4, when the volume mixing ratio is gradually increased from 1: 5 to 1: 2000, the etching rate of high insulation (HfO 2 ) is maintained at 10 Å / min or more. The etching rate for USG gradually decreased to below 10Å / min, and the etching rate for polysilicon was
10 Å / min or less. Therefore, when etching a highly insulating thin layer (HfO 2 ), it should be performed at room temperature and at a sufficient rate.
It can be said that the etching rate is appropriate, but the USG on the STU isolation layer and the USG on the gate and the polysilicon on the gate, metal, refractory metal silicide, polysilicon on the capacitor lower electrode layer (lower electrode), BPSG, PSG interlayer Since the etching is performed at low temperature without damaging the insulating film (IMD), the time and cost of preparing a tank having a complex structure that withstands acid is saved, and it becomes suitable for mass production. The volume mixing ratio of hydrofluoric acid and peroxochloric acid is in the range of 1:50 to 1: 500 at low temperature (0 to 100 ° C), and the etching rate to the hafnium oxide (HfO 2 ) layer and wet oxide film and US
The selection ratio for G, BPSG, polysilicon, etc. is sufficient, and the ideal range is 1: 1000 to 1: 2500. The etching method is a single-piece etching machine (Si
ngle wafer tools), batch type etching machines, multi-cavity etching machines (Clusters tools) and single-cavity etching machines (Stand alone tools), and achieves the purpose of etching highly insulating thin layers at low temperatures. However, the present invention is not limited to this, and any one can be used as long as hydrofluoric acid and peroxochloric acid can contact the wafer. Further, even if other perhalogen group element acid is replaced with perchloric acid, the effect is almost the same. Therefore, the mixed solution of the present invention is not limited to HF: HC1O 4 , and HF: halogen group element acid (HbrO 4 , HIO 4 ).

【0012】実施例二において、先ずその製造の順序は
図5から図15に示すものであり、本発明のCMOS(comp
lementary metal oxide semiconductor)ロジックコン
ポーネント200製造方法では特に高絶縁性ゲートの形
成手順と方法を強調している(CMOSロジックコンポーネ
ント200の構造は図5参照)。以下の説明中ではシリ
コン半導体基板の導電型をp型としているが、n型基板を
使用してもよく、またSOI(Silicon on insulator)基
板を使用してもよい。またSTI(Shallow TrenchIsolati
on)隔離層を例としているが、ここでもまたこれに限ら
れず、その他の例えばLocal oxidation of Silicon即ち
局部酸化(LOCOS)などの方法を採用してもよい。ポリ
シリコンゲート上に珪化タングステンを使用してもよ
く、ここでもまたこれに限られない。またTiSi2,CoSi2
等のけい化物をWSixに取って代えてもよい。ゲートもポ
リシリコンゲートに限らず、その他の金属ゲート,耐火
金属けい化物ゲートとしてもよく、高絶縁性ゲート絶縁
膜のCMOS(complementary metal oxide semiconducto
r)整合工程を含むものでさえあれば上述に限られな
い。
In the second embodiment, the manufacturing sequence is as shown in FIGS. 5 to 15, and the CMOS (comp.
In the method of manufacturing the logic component 200, the procedure and method for forming the highly insulating gate are particularly emphasized (see FIG. 5 for the structure of the CMOS logic component 200). Although the conductivity type of the silicon semiconductor substrate is p-type in the following description, an n-type substrate may be used or an SOI (Silicon on insulator) substrate may be used. STI (Shallow TrenchIsolati
However, the present invention is not limited to this, and other methods such as Local oxidation of Silicon (LOCOS) may be adopted. Tungsten silicide may also be used on the polysilicon gate, again but not exclusively. TiSi2, CoSi2
And the like may be replaced by WSix. The gate is not limited to the polysilicon gate, but may be other metal gates or refractory metal silicide gates, and is a highly insulating gate insulating film CMOS (complementary metal oxide semiconducto).
r) It is not limited to the above as long as it includes a matching process.

【0013】図6に示すように、p型シリコンウェハー
基板1上に選択的にSTI(Shallow Trench Isolation)
隔離区4を設けてアクティブエリアを形成し、次にリト
グラフによるイオンインプランテーションで、p型ウェ
ル2とn型ウェル3を形成し、該p型ウェル区域はNMOS区
域を、またn型ウェル区域はPMOS区域を形成する。次に
図7に示すように、上述の基板上にPVD法によって高絶
縁性薄層(Hf O2やZrO2)5を形成し、ゲート絶縁膜を
形成し、続いて全面にポリシリコン層6,即ち後のポリ
シリコンゲートを形成する。
As shown in FIG. 6, STI (Shallow Trench Isolation) is selectively performed on the p-type silicon wafer substrate 1.
An isolation area 4 is provided to form an active area, and then a p-type well 2 and an n-type well 3 are formed by ion implantation by lithograph, the p-type well area being an NMOS area and the n-type well area being Form the PMOS area. Next, as shown in FIG. 7, a highly insulating thin layer (HfO 2 or ZrO 2 ) 5 is formed on the above substrate by the PVD method, a gate insulating film is formed, and then a polysilicon layer 6 is formed on the entire surface. That is, the polysilicon gate to be formed later is formed.

【0014】図8に示すように、n型ウェル区域3はリ
ソグラフによってフォトレジスト(Photo Resist,P.
R.)PR1で被覆し、n型不純物(As+やP+)をp型ウェル区
2上のポリシリコン層6にイオンインプランテーション
し、N+ドープの電気抵抗が小さいポリシリコン層6aを
形成する。フォトレジストPR1除去後、図9に示す過程
において、p型ウェル区域2上をリソグラフによりフォ
トレジストPR2で被覆し、不純物(B+やBF2++をp型ウェ
ル区2上のポリシリコン層にイオンインプランテーショ
ンし、p+ドープの電気抵抗が小さいポリシリコン層6b
を形成する。
As shown in FIG. 8, the n-type well area 3 is lithographically processed to form a photoresist (Photo Resist, P.
R.) PR1 is coated, and n-type impurities (As + or P + ) are ion-implanted into the polysilicon layer 6 on the p-type well region 2 to form a N + -doped polysilicon layer 6a having low electric resistance. To do. After the photoresist PR1 is removed, in the process shown in FIG. 9, the p-type well area 2 is lithographically covered with the photoresist PR2, and impurities (B + and BF2 ++ are added to the polysilicon layer on the p-type well area 2 by ion implantation). Implanted and p + -doped polysilicon layer 6b with low electrical resistance
To form.

【0015】続いて、該PR2を除去した後、図10に示
すように、全面に珪化タングステン(WSix)層7を堆積
させ、ゲートの抵抗を下げるが、珪化タングステンを堆
積させなくともよく、後続の手順中でソース/ドレイン
と共に珪化タングステンを形成させてもよい。図11に
示すように、珪化タングステン上にリソグラフでゲート
フォトレジストを形成し、選択的に珪化タングステン層
7とポリシリコン層6に対してエッチングを施し、ゲー
トを形成する珪化タングステン層7a,7b及びポリシリ
コン層6c,6dを、それぞれゲート9a,9bとする。次
に図12に示すように、n型ウェル区3上にリソグラフ
によってフォトレジストPR3を形成し、ゲート9aとフォ
トレジストによる被覆の下、極少量(1×101 3〜1×1014
cm-2)のn型ドープ(As+やP+)をp型ウェル区内にイオ
ンインプランテーションし、n-ソース/ドレイン区10
を形成する。
Then, after removing the PR2, as shown in FIG. 10, a tungsten silicide (WSix) layer 7 is deposited on the entire surface to reduce the resistance of the gate, but it is not necessary to deposit tungsten silicide, In the above procedure, tungsten silicide may be formed together with the source / drain. As shown in FIG. 11, a lithographically formed gate photoresist is formed on tungsten silicide, and the tungsten silicide layer 7 and the polysilicon layer 6 are selectively etched to form the tungsten silicide layers 7a and 7b for forming gates. The polysilicon layers 6c and 6d are used as gates 9a and 9b, respectively. Next, as shown in FIG. 12, by lithography on the n-type well area 3 to form a photoresist PR3, under the coating with the gate 9a and the photoresist, a very small amount (1 × 10 1 3 ~1 × 10 14
cm −2 ) n-type doping (As + or P + ) is ion-implanted in the p-type well region, and n source / drain region 10
To form.

【0016】図13に示すように、該PR3を除去した
後、p型ウェル2上にリソグラフによってフォトレジス
トPR4を形成し、ゲート9bとフォトレジストに被覆され
ている状態の下、極少量(1×1013〜1×1014cm-2)のp
型ドープ(B+)がp型ウェル区3内にイオンインプラン
テーションされ、p-ソース/ドレイン区11を形成す
る。図14に示すように、該PR4を除去した後は、チッ
化シリコン層を全面に形成し、異方性のドライエッチン
グでチッ化シリコン側壁8を形成し、このときゲート9
a,9b及び該側壁8の覆われる個所以外の高絶縁性薄層
5は皆露出している。図15に示すように、弗化水素酸
と過塩素酸やその他の過ハロゲン族元素酸をエッチング
液とし、該ゲート9a,9b並びに側壁8を覆い、酸槽内
にてウェットエッチングを行い、ソース/ドレインと隔
離槽上の高絶縁性薄層を除去する。使用するHF:HC1O4
の体積混合比は1:50から1:5000とし、最も理想的なの
は1:1000から1:2500となっており、低温(0℃〜100
℃)下でエッチングを進行させる。この方法は公知の方
法において、硫酸が160℃の温度下でエッチングを行う
のより簡単であり、設備も耐熱性を考慮しなくてよく、
且つエッチング率が速い、ドライエッチングよりもシリ
コンと酸化シリコン(USG或いは湿酸化物)を傷つけ難
く、電流のロスや表面の凹凸が極力避けられる。
As shown in FIG. 13, after removing the PR3, a photoresist PR4 is formed on the p-type well 2 by a lithographic method, and an extremely small amount (1) is formed under the condition that the photoresist PR4 is covered with the gate 9b and the photoresist. P of × 10 13 to 1 × 10 14 cm -2 )
The type dope (B + ) is ion-implanted in the p-type well region 3 to form p source / drain regions 11. As shown in FIG. 14, after the PR4 is removed, a silicon nitride layer is formed on the entire surface, and anisotropic silicon nitride dry etching is used to form the silicon nitride side wall 8. At this time, the gate 9 is formed.
Highly insulating thin layer 5 is exposed except for a and 9b and the side wall 8 where it is covered. As shown in FIG. 15, hydrofluoric acid, perchloric acid, and other perhalogen group element acids are used as etching liquids to cover the gates 9a and 9b and the side walls 8 and perform wet etching in an acid bath. / Remove the highly insulating thin layer on the drain and isolation tank. HF used: HC1O 4
The volume mixing ratio is 1:50 to 1: 5000, and the most ideal is 1: 1000 to 1: 2500, which is low temperature (0 ℃ ~ 100
Etching proceeds at (° C.). This method is a known method, in which sulfuric acid is easier to perform etching at a temperature of 160 ° C., and equipment does not need to consider heat resistance,
Moreover, the etching rate is fast, it is less likely to damage silicon and silicon oxide (USG or wet oxide) than dry etching, and current loss and surface irregularities are avoided as much as possible.

【0017】CMOS(complementary metal oxide semico
nductor)コンポーネントのゲート製造過程はここで一
旦終了し、以降の製造過程は公知の方法同様に行われ
る。例えばn+やp+をイオンインプランテーションでLDD
ソース/ドレインを形成し、TiSi2やCoSi2等のけい化物
(Salicide)をソース/ドレイン上に形成し、ゲートが
まだ珪化タングステンを形成していない場合、この手順
で形成されるけい化物がポリシリコン6a及び6b上に形
成し、後続の製造工程である金属化工程を終了する(完
成後のCMOSロジックコンポーネントは図5参照)。
CMOS (complementary metal oxide semico)
The manufacturing process of the gate of the nductor) component ends here, and the subsequent manufacturing process is performed in the same manner as a known method. For example, LDD of n + and p + by ion implantation
If the source / drain is formed, a silicide (TiSi 2 or CoSi 2 ) is formed on the source / drain, and the gate has not yet formed tungsten silicide, the silicide formed by this procedure is It is formed on the silicon 6a and 6b, and the metallization process which is the subsequent manufacturing process is completed (see FIG. 5 for the completed CMOS logic component).

【0018】実施例三では、図16に示すものは、高絶
縁性絶縁層(HfO2やZrO2)コンデンサのDRAMが、スタッ
ク下層電極層(ロアーエレクトロード)を形成し、高絶
縁性薄層(HfO2やZrO2)を堆積した後の断面図であり、
p型ウェル2上の隔離槽4,LDDソース/ドレイン12
(或いはLDDでなくn+ソース/ドレイン)ゲート9,層
間絶縁膜(ILD)15,タングステン或いはポリシリコ
ンコンタクトホール17,BPSGで形成された金属間絶縁
膜(IMD)16とチッ化シリコンエッチング停止層1
9,下層電極層(ロアーエレクトロード)21などの製
造工程を完成した後、PVDで高絶縁性薄層22を堆積し
てコンデンサの絶縁層(図16参照)とするが、これに
限らず下層電極層(ロアーエレクトロード)の形状はス
タック状やその他の大面積のものとしてもよい。
In the third embodiment, as shown in FIG. 16, a DRAM of a highly insulating insulating layer (HfO 2 or ZrO 2 ) capacitor forms a stack lower electrode layer (lower electrode), and a highly insulating thin layer is formed. (HfO 2 or ZrO 2 ) is a cross-sectional view after deposition,
Isolation tank 4, LDD source / drain 12 on p-type well 2
(Or n + source / drain instead of LDD) Gate 9, interlayer insulating film (ILD) 15, tungsten or polysilicon contact hole 17, intermetallic insulating film (IMD) 16 formed by BPSG, and silicon nitride etch stop layer 1
9. After completing the manufacturing process of the lower electrode layer (lower electrode) 21, etc., the highly insulating thin layer 22 is deposited by PVD to form the capacitor insulating layer (see FIG. 16), but the lower layer is not limited to this. The electrode layer (lower electrode) may have a stack shape or other large area shape.

【0019】図17に示すように、弗化水素酸や過塩素
酸、或いはその他の過ハロゲン族元素酸をエッチング液
とし、フォトレジストPR5で保護される下層電極層(ロ
アーエレクトロード)と下層電極層(ロアーエレクトロ
ード)上の高絶縁性薄層に対してエッチング機内でウェ
ットエッチングを行い、下層電極層(ロアーエレクトロ
ード)以外の高絶縁性薄層を除去する。使用するHF:HC
1O4の体積混合比は1:50から1:5000とし、低温(0℃〜
100℃)下のエッチングを進行させる。この方法による
と、公知の技術による硫酸が160℃の高温の下でエッチ
ングを行うのよりも容易であり、設備に必要であった耐
高温,耐酸の器材に係るコストや手間も省けた上、尚エ
ッチング率を上げることにも成功し、ドライエッチング
によるBPSGの金属層間絶縁膜(IMD)16を傷つけるこ
となく、電流のロスや表面の凹凸を極力避ける目的が達
成された。図18に示すように、後続の製造工程中では
ポリシリコンのトップエレクトロード23ともう一つの
層IMD24等は、貫通孔25で最上層電極層(トップエ
レクトロード)をボンディングパッド26にまで接続
し、電気熔接による接地等の工程が終了する(図17参
照)。
As shown in FIG. 17, a lower electrode layer (lower electrode) and a lower electrode which are protected by photoresist PR5 by using hydrofluoric acid, perchloric acid, or other perhalogen group element acid as an etching solution. The highly insulating thin layer on the layer (lower electrode) is wet-etched in an etching machine to remove the highly insulating thin layer except the lower electrode layer (lower electrode). HF used: HC
The volume mixing ratio of 1O4 is 1:50 to 1: 5000, and low temperature (0 ℃ ~
Etching at 100 ° C) proceeds. According to this method, sulfuric acid by a known technique is easier than etching at a high temperature of 160 ° C., and the cost and labor related to equipment of high temperature resistance and acid resistance required for equipment can be saved. Incidentally, the etching rate was also successfully increased, and the purpose of avoiding current loss and surface unevenness as much as possible was achieved without damaging the metal interlayer insulating film (IMD) 16 of BPSG by dry etching. As shown in FIG. 18, during the subsequent manufacturing process, the polysilicon top electrode 23 and another layer IMD 24, etc. connect the uppermost electrode layer (top electrode) to the bonding pad 26 through the through hole 25. , The steps such as grounding by electric welding are completed (see FIG. 17).

【0020】実施例4においては、既に下層電極層(ロ
アーエレクトロード)の完成した基板上全面に高絶縁性
薄層を堆積させてコンデンサの絶縁層とした後、リソグ
ラフによって形成したフォトレジストで下層電極層(ロ
アーエレクトロード)とその上の高絶縁性薄層を保護
し、弗化水素酸と過ハロゲン族元素酸の混合液をエッチ
ング液とし、低温下でエッチングを進行し、下層電極層
(ロアーエレクトロード)以外の高絶縁性薄層を除去
し、それからトップエレクトロードを堆積し、並びに後
続の金属化工程を完成させることでも、同様の高絶縁性
薄層のエッチング効果が得られる。
In Example 4, a high-insulating thin layer was deposited on the entire surface of a substrate on which a lower electrode layer (lower electrode) had been completed to form an insulating layer of a capacitor, and then the lower layer was formed by a photoresist formed by lithography. The lower electrode layer (lower electrode) is protected by protecting the electrode layer (lower electrode) and the highly insulating thin layer above it, and the mixed solution of hydrofluoric acid and perhalogen group element acid is used as an etching solution to carry out etching at a low temperature. Similar etching effects of the high insulating thin layer can be obtained by removing the high insulating thin layer other than the lower electrode and then depositing the top electrode and completing the subsequent metallization step.

【0021】[0021]

【発明の効果】本発明によると、従来の工程における設
備において必要であった耐熱,耐酸性の問題が解決され
たことでコストが低減したと共に製造工程が容易になっ
たこと、並びにアクティブエリアに凹凸が形成されるの
が免れられたことで、コストと品質面両方において優れ
たエッチング効果を提供するのに成功した。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, the problems of heat resistance and acid resistance, which were required in the equipment in the conventional process, are solved, the cost is reduced and the manufacturing process is facilitated, and the active area is reduced. By avoiding the formation of irregularities, it was possible to provide an excellent etching effect in terms of both cost and quality.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】公知の技術におけるCMOS(complementary meta
l oxide semiconductor)の製造工程初段階でゲートの
チッ化シリコン側壁を形成した後、ゲート絶縁層にエッ
チングする前の断面図である。
FIG. 1 is a CMOS (complementary meta) according to a known technique.
FIG. 6 is a cross-sectional view after forming the silicon nitride side wall of the gate in the initial stage of the manufacturing process of the oxide semiconductor) and before etching the gate insulating layer.

【図2】公知の技術におけるCMOS(complementary meta
l oxide semiconductor)の製造工程初段階でドープの
多いソース/ドレインを形成した後、高絶縁性薄層にエ
ッチングした断面図である。
FIG. 2 is a CMOS (complementary meta) according to a known technique.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a highly insulating thin layer which is etched after a heavily doped source / drain is formed in the initial stage of the manufacturing process of the oxide semiconductor).

【図3】HF,HC1O4で異なる体積比によって得られたHfO
2とUSGのエッチング選択比における曲線図である。
FIG. 3: HfO obtained with different volume ratios for HF and HC1O4
FIG. 3 is a curve diagram showing etching selectivity ratios of 2 and USG.

【図4】HF,HC1O4で異なる体積の混合比による、高絶
縁性のHfO2, USG,ポリシリコンに対するエッチング率
における曲線図である。
FIG. 4 is a curve diagram of etching rates for highly insulating HfO 2 , USG, and polysilicon according to mixing ratios of different volumes of HF and HC1O 4 .

【図5】CMOS(complementary metal oxide semiconduc
tor)ロジックコンポーネント製造完成後の断面図であ
る。
FIG. 5: CMOS (complementary metal oxide semiconduc)
tor) is a cross-sectional view after the manufacture of the logic component is completed.

【図6】CMOS(complementary metal oxide semiconduc
tor)基板の断面図である。
FIG. 6 CMOS (complementary metal oxide semiconduc)
tor) is a cross-sectional view of the substrate.

【図7】高絶縁性(HfO2)とポリシリコンを堆積した後
の断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view after deposition of high insulation (HfO 2 ) and polysilicon.

【図8】n+をポリシリコンにドーピングした後の製造工
程である。
FIG. 8 shows a manufacturing process after doping n + into polysilicon.

【図9】p+をポリシリコンにドーピングした後の製造工
程である。
FIG. 9 shows a manufacturing process after doping p + into polysilicon.

【図10】珪化タングステンを堆積する工程である。FIG. 10 is a step of depositing tungsten silicide.

【図11】珪化タングステンとポリシリコンをエッチン
グしてゲートを形成する工程である。
FIG. 11 is a step of forming a gate by etching tungsten silicide and polysilicon.

【図12】イオンインプランテーションでn-ドープ型の
ソース/ドレインゲートを形成する工程である。
FIG. 12 is a step of forming an n -doped source / drain gate by ion implantation.

【図13】イオンインプランテーションでp-ドープ型の
ソース/ドレインゲートを形成する工程である。
FIG. 13 shows a step of forming p -doped type source / drain gates by ion implantation.

【図14】チッかシリコン堆積後、異方性エッチングに
よって側壁を形成する工程である。
FIG. 14 shows a step of forming sidewalls by anisotropic etching after the deposition of chip silicon.

【図15】HF,HC1O4の混合液でソース/ドレインゲー
ト上の高絶縁性(HfO2)にエッチングを施す工程であ
る。
FIG. 15 is a step of performing etching with high insulation (HfO 2 ) on the source / drain gate with a mixed solution of HF and HC1O 4 .

【図16】DRAMがスタック式の下層電極層(ロアーエレ
クトロード)が形成された後、高絶縁性(HfO2)が堆積
された断面図である。
FIG. 16 is a cross-sectional view of a DRAM in which a stack type lower electrode layer (lower electrode) is formed and then a high insulation property (HfO 2 ) is deposited.

【図17】DRAMが高絶縁性をエッチングされた後の断面
図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view after the DRAM has been etched with high insulation.

【図18】DRAM完成後の断面図である。FIG. 18 is a cross-sectional view after completion of DRAM.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 p型シリコンウェハー基板 2 p型ウェル 3 n型ウェル 4 LOCOS或いはSTI隔離層 5 高絶縁性(HfO)層 5a 高絶縁性(HfO)ゲート絶縁層 6 ポリシリコンゲート 6a りんドープポリシリコン 6b,6c,6d ポリシリコン層 7 Wsix或いはTiSi2 7a,7b 珪化タングステン層 8 チッ化シリコン(SiN)側壁 9,9a,9b ゲート 10 n-少量ドープ 11 p-少量ドープ 12 n-ソース/ドレイン 13 p-ソース/ドレイン 14 エッチング後の陥没個所 15 層間絶縁膜(ILD) 16 金属層間絶縁膜(IMD) 17 コンタクトホール 18 金属線 19 チッ化シリコン 20 貫通孔 200 ロジックコンポーネント 21 下層電極層(ロアーエレクトロード)(lower El
ectrode) 22 コンデンサ高絶縁性(HfO或いはZrO)絶縁膜 24 IMD 25 貫通孔 26 ボンディングパッド PR1,PR2,PR3 フォトレジスト
1 p-type silicon wafer substrate 2 p-type well 3 n-type well 4 LOCOS or STI isolation layer 5 high insulating (HfO 2 ) layer 5a high insulating (HfO 2 ) gate insulating layer 6 polysilicon gate 6a phosphorus-doped polysilicon 6b , 6c, 6d polysilicon layer 7 WSix or TiSi2 7a, 7b tungsten silicide layer 8 silicon nitride (Si 3 n 4) side walls 9, 9a, 9b gate 10 n - lightly doped 11 p - lightly doped 12 n - source / drain 13 p - source / drain 14 recessed portion after etching 15 interlayer insulating film (ILD) 16 metal interlayer insulating film (IMD) 17 contact hole 18 metal wire 19 silicon nitride 20 through hole 200 logic component 21 lower electrode layer (lower elect Road) (lower El
ectrode) 22 Capacitor High insulation (HfO 2 or ZrO 2 ) insulation film 24 IMD 25 Through hole 26 Bonding pad PR1, PR2, PR3 Photoresist

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 蕭 世乙 台湾 嘉義県太保市南新里北港路二段71号 (72)発明者 康 宗貴 台湾 新竹市光復路一段89巷123−1号5 楼之2 (72)発明者 崔 秉鉞 台湾 新竹市大学路56号14楼之2 (72)発明者 黄 誌鋒 台湾 新竹市大学路1001号工程四管630室 (72)発明者 梁 建翔 台湾 新竹市大学路1001号工程四管630室 Fターム(参考) 5F043 AA37 BB25 EE40    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Xiao Seoto             No.71, 2nd dan, Minamishinsato Beigang Road, Taibo City, Chiayi County, Taiwan (72) Inventor Yasu Munetaka             No.123-1, No.123-1, 89, Gwangbokro, Hsinchu City, Taiwan             Tower 2 (72) Inventor Choi             No.56 University Road 56, Hsinchu City, Taiwan (72) Inventor Hwang             Taiwan Hsinchu City University Road 1001 No. 4 process 630 rooms (72) Inventor Liang Jianxiang             Taiwan Hsinchu City University Road 1001 No. 4 process 630 rooms F-term (reference) 5F043 AA37 BB25 EE40

Claims (24)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】高絶縁性薄層の低温ウェットエッチング法
において、少なくとも先ず二酸化シリコン層やポリシリ
コン上に堆積した高絶縁性薄層を具有するウェハーを用
意し、 次に弗化水素酸と過ハロゲン族元素酸の混合液でウェハ
ー表面にて高絶縁性薄層のエッチングを行い、 更にイオン化された水によってウェハーを洗浄した後乾
燥させる、 工程を含むことを特徴とする高絶縁性薄層の低温ウェッ
トエッチング法。
1. A low-temperature wet etching method for a highly insulating thin layer, wherein at least first, a wafer having a highly insulating thin layer deposited on a silicon dioxide layer or polysilicon is prepared, and then, a wafer containing hydrofluoric acid is used. A highly insulating thin layer is characterized in that it comprises a step of etching a highly insulating thin layer on a wafer surface with a mixed solution of a halogen group element acid, further washing the wafer with ionized water and then drying. Low temperature wet etching method.
【請求項2】高絶縁性ゲート絶縁層CMOS(complementar
y metal oxide semiconductor)ロジックコンポーネン
ト製造方法において、 USG(un‐doped silicon glass)であるウェハー上にLO
COS(Local Oxide ofSilicon)やSTI(Shallow Trench
Isolation)によって隔離区を形成し、並びにp型ウェル
とn型ウェルを形成し、 高絶縁性薄層を堆積してゲート導電層を形成し、 リトグラフによってゲートをパターニングし、 n-をp型ウェル区に、またp-をn型ウェル区にイオンイン
プランテーションして、ソース/ドレイン区を低濃度ド
ープし、 酸化シリコンを堆積させ、エッチングでゲートの二酸化
シリコン側壁を形成し、 弗化水素酸と過ハロゲン族元素酸の混合溶液で高絶縁性
薄層をエッチングして、ソース/ドレイン上の高絶縁性
薄層を除去し、 ゲートと二酸化シリコン側壁で被覆し、セルフアライン
でイオンインプランテーションしてソース/ドレイン区
を高濃度ドープし、 最後に金属化の工程を経る工程を含むことを特徴とする
高絶縁性薄層の低温ウェットエッチング法。
2. A highly insulating gate insulating layer CMOS (complementar)
y metal oxide semiconductor (LO) on a wafer that is USG (un-doped silicon glass) in a logic component manufacturing method.
COS (Local Oxide of Silicon) and STI (Shallow Trench
Forming an isolation ku by Isolation), as well as to form a p-type well and n type well, forming a gate conductive layer is deposited a highly insulating thin layer, patterning the gate by lithography, n - the p-type well And p into the n-type wells by ion implantation, the source / drain regions are lightly doped, silicon oxide is deposited, and the silicon dioxide side wall of the gate is formed by etching. The highly insulating thin layer is etched with a mixed solution of perhalogen group acid to remove the highly insulating thin layer on the source / drain, and it is covered with the gate and the silicon dioxide side wall, and ion-implanted by self-alignment. A low-temperature wet etching method for a highly insulating thin layer, comprising a step of heavily doping a source / drain region and finally performing a metallization step.
【請求項3】高絶縁性薄層のDRAMの製造方法において
は、少なくとも既にDRAMの完成したトランジスタ構造,
及び下層電極層(ロアーエレクトロード)の基板によ
り、下層電極層(ロアーエレクトロード)上全面に高絶
縁性薄層を堆積させてコンデンサの絶縁層とし、 リソグラフによる工程でフォトレジスト(Photo Resis
t,P.R.)を形成して下層電極層(ロアーエレクトロー
ド)とその上の高絶縁性薄層を保護し、弗化水素酸とハ
ロゲン族元素酸の混合液をエッチング液とし、低温下で
エッチングを進めて下層電極層(ロアーエレクトロー
ド)以外の高絶縁性薄層を除去し、 最上層電極層(トップエレクトロード)を堆積し、 後続の金属化工程を完成させる手順を含むことを特徴と
する高絶縁性薄層の低温ウェットエッチング法。
3. A method of manufacturing a highly insulating thin-layer DRAM, comprising:
By using the substrate of the lower electrode layer (lower electrode), a highly insulating thin layer is deposited on the entire surface of the lower electrode layer (lower electrode) to form the insulating layer of the capacitor, and the photoresist (Photo Resist
t, PR) to protect the lower electrode layer (lower electrode) and the highly insulating thin layer above it, and use a mixed solution of hydrofluoric acid and halogen group acid as an etching solution to etch at low temperature. To remove highly insulating thin layers other than the lower electrode layer (lower electrode), deposit the uppermost electrode layer (top electrode), and complete the subsequent metallization process. Low temperature wet etching method for highly insulating thin layers.
【請求項4】高絶縁性薄層コンデンサ製造方法において
は、少なくとも下層電極層(ロアーエレクトロード)が
完成した基板により、先ず下層電極層(ロアーエレクト
ロード)上全面に高絶縁性薄層を堆積させてコンデンサ
の絶縁層とし、 リソグラフによりフォトレジスト(Photo Resist,P.
R.)を形成して下層電極層(ロアーエレクトロード)と
その上の高絶縁性薄層を保護し、弗化水素酸とハロゲン
族元素酸の混合液をエッチング液とし、低温下でエッチ
ングを進めて下層電極層(ロアーエレクトロード)以外
の高絶縁性薄層を除去し、 上層電極層(トップエレクトロード)を堆積し、 後続の金属化工程を完成させる手順を含むことを特徴と
する高絶縁性薄層の低温ウェットエッチング法。
4. In the method for manufacturing a high insulation thin layer capacitor, a high insulation thin layer is first deposited on the entire surface of a lower electrode layer (lower electrode) by a substrate having at least a lower electrode layer (lower electrode) completed. Then, it is used as the insulating layer of the capacitor, and photolithography (Photo Resist, P.
R.) is formed to protect the lower electrode layer (lower electrode) and the highly insulating thin layer thereabove, and etching is carried out at a low temperature using a mixed solution of hydrofluoric acid and a halogen group element acid as an etching solution. A process characterized by including the steps of removing the highly insulating thin layers other than the lower electrode layer (lower electrode), depositing the upper electrode layer (top electrode), and completing the subsequent metallization process. Low temperature wet etching method for insulating thin layers.
【請求項5】該高絶縁性薄層は酸化ハフニウム(HfO2
によるものであることを特徴とする請求項1,2,3,
4記載の高絶縁性薄層の低温ウェットエッチング法。
5. The highly insulating thin layer is hafnium oxide (HfO 2 ).
Claims 1, 2, 3, characterized in that
4. The low temperature wet etching method for a highly insulating thin layer according to 4.
【請求項6】該高絶縁性薄層は酸化ジルコニウム(ZrO
)によるものであることを特徴とする請求項1,2,
3,4記載の高絶縁性薄層の低温ウェットエッチング
法。
6. The thin insulating layer is zirconium oxide (ZrO 2).
2 ) According to claim 1 or 2,
3. A low-temperature wet etching method for a highly insulating thin layer described in 3 and 4.
【請求項7】該ハロゲン族元素酸はペルオキソ塩素酸
(HC1O4)であることを特徴とする請求項1,2,3,
4記載の高絶縁性薄層の低温ウェットエッチング法。
7. The halogen group element acid is peroxochloric acid (HC1O 4 ).
4. The low temperature wet etching method for a highly insulating thin layer according to 4.
【請求項8】該ハロゲン族元素酸はペルオキソ臭酸(Hb
rO4)であることを特徴とする請求項1,2,3,4記
載の高絶縁性薄層の低温ウェットエッチング法。
8. The halogen group element acid is peroxobromic acid (Hb
The low temperature wet etching method for a highly insulating thin layer according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that it is rO 4 ).
【請求項9】該ハロゲン族元素酸はペルオキソヨード酸
(HIO4)であることを特徴とする請求項1,2,3,4
記載の高絶縁性薄層の低温ウェットエッチング法。
9. The halogen group element acid is peroxoiodoic acid (HIO 4 ).
A low temperature wet etching method for a highly insulating thin layer as described.
【請求項10】弗化水素酸とハロゲン族元素酸の体積混
合比は1:50から1:5000の範囲であることを特徴とする
請求項1,2,3,4記載の高絶縁性薄層の低温ウェッ
トエッチング法。
10. A highly insulating thin film according to claim 1, wherein the volume mixing ratio of hydrofluoric acid and halogen group element acid is in the range of 1:50 to 1: 5000. Low temperature wet etching of layers.
【請求項11】該弗化水素酸とハロゲン族元素酸の体積
混合比は1:1000から1:2500の範囲であることを特徴と
する請求項1,2,3,4記載の高絶縁性薄層の低温ウ
ェットエッチング法。
11. The high insulating property according to claim 1, wherein the volume mixing ratio of the hydrofluoric acid and the halogen group element acid is in the range of 1: 1000 to 1: 2500. Low temperature wet etching method for thin layers.
【請求項12】該ウェットエッチングは0℃〜100℃の低
温下で行われることを特徴とする請求項1,2,3,4
記載の高絶縁性薄層の低温ウェットエッチング法。
12. The wet etching is performed at a low temperature of 0 ° C. to 100 ° C.
A low temperature wet etching method for a highly insulating thin layer as described.
【請求項13】該ウェットエッチングは単片式のエッチ
ング機(Single wafer tools)内で行われることを特徴
とする請求項1,2,3,4記載の高絶縁性薄層の低温
ウェットエッチング法。
13. The low-temperature wet etching method for a highly insulating thin layer according to claim 1, wherein the wet etching is performed in a single wafer tool. .
【請求項14】該ウェットエッチングはバッチタイプ
(Batch Type)のエッチング機内で行われることを特徴
とする請求項1,2,3,4記載の高絶縁性薄層の低温
ウェットエッチング法。
14. The low temperature wet etching method for a highly insulating thin layer according to claim 1, wherein the wet etching is performed in a batch type etching machine.
【請求項15】該ウェットエッチングは多腔式のエッチ
ング機(Clusters tools)内で行われることを特徴とす
る請求項1,2,3,4記載の高絶縁性薄層の低温ウェ
ットエッチング法。
15. The low temperature wet etching method for a highly insulating thin layer according to claim 1, wherein the wet etching is performed in a multi-cavity etching machine (Clusters tools).
【請求項16】該ウェットエッチングは単腔式のエッチ
ング機(Stand alone tools)内で行われることを特徴
とする請求項1,2,3,4記載の高絶縁性薄層の低温
ウェットエッチング法。
16. The low-temperature wet etching method for a highly insulating thin layer according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein the wet etching is carried out in a single cavity type etching machine (Stand alone tools). .
【請求項17】弗化水素酸とハロゲン族元素酸の混合溶
液によるシリコンウェハーのエッチング率は10Å/min
以下であることを特徴とする請求項1,2,3,4記載
の高絶縁性薄層の低温ウェットエッチング法。
17. An etching rate of a silicon wafer by a mixed solution of hydrofluoric acid and halogen group element acid is 10Å / min.
5. The low temperature wet etching method for a highly insulating thin layer according to claim 1, wherein:
【請求項18】弗化水素酸とハロゲン族元素酸の混合溶
液が酸化ジルコニウムの高絶縁性薄層に対するエッチン
グ率は10Å/min以下であることを特徴とする請求項
1,2,3,4記載の高絶縁性薄層の低温ウェットエッ
チング法。
18. The etching rate of the mixed solution of hydrofluoric acid and halogen group element acid with respect to a highly insulating thin layer of zirconium oxide is 10 Å / min or less. A low temperature wet etching method for a highly insulating thin layer as described.
【請求項19】弗化水素酸とハロゲン族元素酸の混合溶
液が酸化シリコンに対するエッチング率は10Å/min以
下であることを特徴とする請求項1,2,3,4記載の
高絶縁性薄層の低温ウェットエッチング法。
19. A highly insulating thin film according to claim 1, wherein the mixed solution of hydrofluoric acid and halogen group element acid has an etching rate for silicon oxide of 10 Å / min or less. Low temperature wet etching of layers.
【請求項20】弗化水素酸とハロゲン族元素酸の混合溶
液がUSGに対するエッチング率は10Å/min以下であるこ
とを特徴とする請求項1,2,3,4記載の高絶縁性薄
層の低温ウェットエッチング法。
20. The highly insulating thin layer according to claim 1, wherein the mixed solution of hydrofluoric acid and halogen group element acid has an etching rate with respect to USG of 10 Å / min or less. Low temperature wet etching method.
【請求項21】弗化水素酸とハロゲン族元素酸の混合溶
液が、ほうリンシリカグラス(BPSG)に対するエッチン
グ率は10Å/min以下であることを特徴とする請求項
1,2,3,4記載の高絶縁性薄層の低温ウェットエッ
チング法。
21. The etching rate of a mixed solution of hydrofluoric acid and a halogen group element acid with respect to borophosphorus silica glass (BPSG) is 10 Å / min or less. A low temperature wet etching method for a highly insulating thin layer as described.
【請求項22】弗化水素酸とハロゲン族元素酸の混合溶
液がリンシリカグラス(PSG)に対するエッチング率は1
0Å/min以下であることを特徴とする請求項1,2,
3,4記載の高絶縁性薄層の低温ウェットエッチング
法。
22. The etching rate of a mixed solution of hydrofluoric acid and a halogen group element acid with respect to phosphorus silica glass (PSG) is 1.
0 Å / min or less, Claims 1, 2,
3. A low-temperature wet etching method for a highly insulating thin layer described in 3 and 4.
【請求項23】弗化水素酸とハロゲン族元素酸の混合溶
液がポリシリコンに対するエッチング率は10Å/min以
下であることを特徴とする請求項1,2,3,4記載の
高絶縁性薄層の低温ウェットエッチング法。
23. The highly insulating thin film according to claim 1, wherein the mixed solution of hydrofluoric acid and halogen group element acid has an etching rate for polysilicon of not more than 10 Å / min. Low temperature wet etching of layers.
【請求項24】弗化水素酸とハロゲン族元素酸の混合溶
液がシリコンウェハーに対するエッチング率は10Å/mi
n以下であることを特徴とする請求項1,2,3,4記
載の高絶縁性薄層の低温ウェットエッチング法。
24. The etching rate of a mixed solution of hydrofluoric acid and a halogen group element acid with respect to a silicon wafer is 10Å / mi.
The low-temperature wet etching method for a highly insulating thin layer according to claim 1, 2, 3, or 4, wherein n or less.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006173292A (en) * 2004-12-15 2006-06-29 Tosoh Corp Etching composition
JP4501669B2 (en) * 2004-12-15 2010-07-14 東ソー株式会社 Etching composition
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