JP3181264B2 - 無機ポリマ残留物を除去するためのエッチング水溶液及びエッチング方法 - Google Patents
無機ポリマ残留物を除去するためのエッチング水溶液及びエッチング方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はエッチング剤の組成
に関し、特に以前の金属反応性イオン・エッチングプロ
セスに起因して残存する無機ポリマを除去することがで
きる組成に関する。更に、本発明は本発明のエッチング
剤組成を用いることにより、このようなポリマ残存物を
除去する方法に関する。
に関し、特に以前の金属反応性イオン・エッチングプロ
セスに起因して残存する無機ポリマを除去することがで
きる組成に関する。更に、本発明は本発明のエッチング
剤組成を用いることにより、このようなポリマ残存物を
除去する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】大型の集積回路における金属化のために
アルミニウム及びアルミニウム合金が用いられることが
屡々ある。アルミニウム合金は電気移動効果の可能性を
低減するために少量の銅を含む合金である。電子移動で
はデバイスに印加される電流がアルミニウム原子の移動
を引き起こす。接触ホールに生じることがある電気的ス
パイクの発生を最小にするために少量のシリコンまたは
チタンがアルミニウムに添加されている。
アルミニウム及びアルミニウム合金が用いられることが
屡々ある。アルミニウム合金は電気移動効果の可能性を
低減するために少量の銅を含む合金である。電子移動で
はデバイスに印加される電流がアルミニウム原子の移動
を引き起こす。接触ホールに生じることがある電気的ス
パイクの発生を最小にするために少量のシリコンまたは
チタンがアルミニウムに添加されている。
【０００３】金属化パターンを形成するために、一連の
処理ステップが実施される。これには、アルミニウムを
含む層を付着するステップ、このアルミニウム含有層を
フォトレジスト・フィルムで被覆するステップ、例え
ば、フォトレジスト・フィルムの選択された部分にマス
クまたは格子を通して光を露光するなどの方法により、
フォトレジスト・フィルムに所要の所定のパターンを作
るステップ、用いられたレジストのタイプに応じてフォ
トレジスト・フィルムの露光部分または未露光部分を除
去するステップ、および最後に残ったフォトレジスト・
フィルムによってマスクされていない領域にあるアルミ
ニウム層またはアルミニウム合金層を除去するステッ
プ、が含まれる。次に残存するフォトレジスト・フィル
ムが除去されうる。
処理ステップが実施される。これには、アルミニウムを
含む層を付着するステップ、このアルミニウム含有層を
フォトレジスト・フィルムで被覆するステップ、例え
ば、フォトレジスト・フィルムの選択された部分にマス
クまたは格子を通して光を露光するなどの方法により、
フォトレジスト・フィルムに所要の所定のパターンを作
るステップ、用いられたレジストのタイプに応じてフォ
トレジスト・フィルムの露光部分または未露光部分を除
去するステップ、および最後に残ったフォトレジスト・
フィルムによってマスクされていない領域にあるアルミ
ニウム層またはアルミニウム合金層を除去するステッ
プ、が含まれる。次に残存するフォトレジスト・フィル
ムが除去されうる。
【０００４】更に具体的に述べると、半導体デバイスに
おけるＢＥＯＬ配線または相互接続のためのアルミニウ
ム／銅金属線は反応性イオン・エッチング・プロセスに
よって現在は描かれる。このようなプロセスはアルミニ
ウム／銅金属層をフォトレジストでパターン化し、次
に、露呈されたアルミニウム／銅層をエッチングにより
取り去るために塩化硼素、ＨＣｌガス、Ｃｌ2、または
塩素を含むその他の任意の反応性の種を用いる塩素を含
む環境中で反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）するこ
とを含んでいる。しかしながら、このようなエッチング
・プロセスは金属線の周りに残留物を残し、これはアル
ミニウムの複合性の重合体酸化物がそれに含まれる塩素
により無機マトリクスになったものから成る。これは一
般に側壁ポリマ残留物と呼ばれ、これの存在は雰囲気ま
たは湿度などの環境に曝されたときにＡｌ／Ｃｕ線の腐
食のやっかいな原因となる。更に、微量の塩素でも長時
間にわたってアルミニウム酸化物の不動態化層をブレー
クダウンしてその下のアルミニウムを腐食させる。フッ
化物含有化合物、特にフッ化水素酸の使用は一般に金属
線、特にアルミニウム、の品質を劣化させる傾向がある
のでこれまでは避けられてきた。
おけるＢＥＯＬ配線または相互接続のためのアルミニウ
ム／銅金属線は反応性イオン・エッチング・プロセスに
よって現在は描かれる。このようなプロセスはアルミニ
ウム／銅金属層をフォトレジストでパターン化し、次
に、露呈されたアルミニウム／銅層をエッチングにより
取り去るために塩化硼素、ＨＣｌガス、Ｃｌ2、または
塩素を含むその他の任意の反応性の種を用いる塩素を含
む環境中で反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）するこ
とを含んでいる。しかしながら、このようなエッチング
・プロセスは金属線の周りに残留物を残し、これはアル
ミニウムの複合性の重合体酸化物がそれに含まれる塩素
により無機マトリクスになったものから成る。これは一
般に側壁ポリマ残留物と呼ばれ、これの存在は雰囲気ま
たは湿度などの環境に曝されたときにＡｌ／Ｃｕ線の腐
食のやっかいな原因となる。更に、微量の塩素でも長時
間にわたってアルミニウム酸化物の不動態化層をブレー
クダウンしてその下のアルミニウムを腐食させる。フッ
化物含有化合物、特にフッ化水素酸の使用は一般に金属
線、特にアルミニウム、の品質を劣化させる傾向がある
のでこれまでは避けられてきた。
【０００５】更に、ＲＩＥプロセスの後、側壁ポリマが
半導体ウエハー表面に残存する。ポリマ・レールとして
も知られるこの側壁ポリマはその性質上無機物であり、
アルミニウム、シリコン、チタン、酸素、炭素、及び塩
素を含む種々の化学的成分を有する。これらの成分の各
々は半導体ウエハー機能と反応し、または干渉する傾向
があるので、この側壁ポリマを除去することが望まし
い。事後の金属ＲＩＥクリーニング処理がクロム酸／燐
酸エッチングまたは溶剤ベースの化学的方法を用いて現
在のところ行われている。しかしながら、溶剤ベースの
化学的方法における１つの一般的な化学的成分はアミン
であり、これはある種のフォトレジストに問題を生じる
ことがある。ポリマ・レールを除去しようとする試みと
して希釈硫酸および過酸化水素混合液に基づく解決策が
導入されている。例えば、図１に示すように半導体チッ
プのアレイ領域よりも密度の低い金属線を有する隔離さ
れた金属パッドがある領域、および酸化シリコンが支配
的である周囲の領域において、現在の方法は完全に首尾
良く行くものとはいえない。図１は本発明の溶液の使用
が指示されるような状況を示す。
半導体ウエハー表面に残存する。ポリマ・レールとして
も知られるこの側壁ポリマはその性質上無機物であり、
アルミニウム、シリコン、チタン、酸素、炭素、及び塩
素を含む種々の化学的成分を有する。これらの成分の各
々は半導体ウエハー機能と反応し、または干渉する傾向
があるので、この側壁ポリマを除去することが望まし
い。事後の金属ＲＩＥクリーニング処理がクロム酸／燐
酸エッチングまたは溶剤ベースの化学的方法を用いて現
在のところ行われている。しかしながら、溶剤ベースの
化学的方法における１つの一般的な化学的成分はアミン
であり、これはある種のフォトレジストに問題を生じる
ことがある。ポリマ・レールを除去しようとする試みと
して希釈硫酸および過酸化水素混合液に基づく解決策が
導入されている。例えば、図１に示すように半導体チッ
プのアレイ領域よりも密度の低い金属線を有する隔離さ
れた金属パッドがある領域、および酸化シリコンが支配
的である周囲の領域において、現在の方法は完全に首尾
良く行くものとはいえない。図１は本発明の溶液の使用
が指示されるような状況を示す。
【０００６】図１において、ウエハーはＲＩＥプロセス
を受けた後の状態で示されている。ＲＩＥプロセスの方
向は矢印で示されている。図示の構造１０は多層からな
るものであって良い。例えば、酸化物層１１、および導
電層１２が存在しても良い。ＲＩＥプロセスは導電層の
部分を選択的に除去して酸化物層を露呈する。従って、
酸化物１１の表面５には全くまたは少ししか残留物は残
らない。この場合、ＲＩＥプロセスは矢印で示されたよ
うに表面５に向けられた。しかしながら、この構造１０
はそれの側壁１３及び頂部１４を覆う固体フィルム１５
を含むことがある。
を受けた後の状態で示されている。ＲＩＥプロセスの方
向は矢印で示されている。図示の構造１０は多層からな
るものであって良い。例えば、酸化物層１１、および導
電層１２が存在しても良い。ＲＩＥプロセスは導電層の
部分を選択的に除去して酸化物層を露呈する。従って、
酸化物１１の表面５には全くまたは少ししか残留物は残
らない。この場合、ＲＩＥプロセスは矢印で示されたよ
うに表面５に向けられた。しかしながら、この構造１０
はそれの側壁１３及び頂部１４を覆う固体フィルム１５
を含むことがある。
【０００７】このかわりに、図２に示すように、ポリマ
のエッチングを含まない処理ステップにはこのエッチン
グ剤が役に立つ。例えば、酸化物層にはその前に形成さ
れて充填されているバイア２５がある場合がある。バイ
ア２５を充填する材料は導電性材料であるのが望まし
い。バイアはウエハーの異なるレベル間の電気的連絡を
与えることができる。本発明のエッチング溶液はバイア
２５まで開いているバイア２０から多くのタイプの残留
物質をクリーニングするためにも役に立つ。残留物質に
は、酸素、シリコン、炭素、および下にある導電層の要
素が含まれるが、これらに限られるものではない。
のエッチングを含まない処理ステップにはこのエッチン
グ剤が役に立つ。例えば、酸化物層にはその前に形成さ
れて充填されているバイア２５がある場合がある。バイ
ア２５を充填する材料は導電性材料であるのが望まし
い。バイアはウエハーの異なるレベル間の電気的連絡を
与えることができる。本発明のエッチング溶液はバイア
２５まで開いているバイア２０から多くのタイプの残留
物質をクリーニングするためにも役に立つ。残留物質に
は、酸素、シリコン、炭素、および下にある導電層の要
素が含まれるが、これらに限られるものではない。
【０００８】従って、この側壁ポリマ残留物およびポリ
マ・レールを除去するための方法が望まれる。より一般
的な方法の１つはクロム酸／燐酸浴を用いている。しか
しながら、此の方法は何とか有効なだけである。更に、
クロム酸／燐酸浴はアルミニウム、特に一般的に存在し
ているタングステン・スタッドの近くのアルミニウムを
電気化学的にエッチしてアルミニウム金属層の劣化を生
じる傾向がある。
マ・レールを除去するための方法が望まれる。より一般
的な方法の１つはクロム酸／燐酸浴を用いている。しか
しながら、此の方法は何とか有効なだけである。更に、
クロム酸／燐酸浴はアルミニウム、特に一般的に存在し
ているタングステン・スタッドの近くのアルミニウムを
電気化学的にエッチしてアルミニウム金属層の劣化を生
じる傾向がある。
【０００９】従って、側壁ポリマおよびバイアの残留物
を除去することができ、導電性材料、特にアルミニウ
ム、を不所望な程度までエッチしないで側壁ポリマ残留
物を除去するエッチング・プロセスを提供することが望
まれる。
を除去することができ、導電性材料、特にアルミニウ
ム、を不所望な程度までエッチしないで側壁ポリマ残留
物を除去するエッチング・プロセスを提供することが望
まれる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、基体または
導電性材料、特にアルミニウム線をその上に有する集積
回路チップ、からポリマ残留物およびバイア残留物を有
効に除去することを目的とする。
導電性材料、特にアルミニウム線をその上に有する集積
回路チップ、からポリマ残留物およびバイア残留物を有
効に除去することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明はバイアの残留物
を除去することができてしかもアルミニウム線またはそ
の他の導電性材料から作られた線に有害な影響を与えな
いエッチング剤組成を提供する。更に、本発明のエッチ
ング組成は環境的観点からも十分に受け入れられるもの
である。更に、このエッチング組成は、アレイ領域に比
べてシリコン濃度が高いことがある隔離された領域にあ
る金属線に付着した無機ポリマを除去するのに特に役に
立つ。
を除去することができてしかもアルミニウム線またはそ
の他の導電性材料から作られた線に有害な影響を与えな
いエッチング剤組成を提供する。更に、本発明のエッチ
ング組成は環境的観点からも十分に受け入れられるもの
である。更に、このエッチング組成は、アレイ領域に比
べてシリコン濃度が高いことがある隔離された領域にあ
る金属線に付着した無機ポリマを除去するのに特に役に
立つ。
【００１２】本発明のエッチング剤組成は約０．０１な
いし約１５重量パーセントの硫酸、約０．０１ないし約
２０重量パーセントの過酸化水素または約１ないし約３
０ｐｐｍのオゾン、および約０．１ないし約１００ｐｐ
ｍのフッ化水素酸を含む水溶液である。
いし約１５重量パーセントの硫酸、約０．０１ないし約
２０重量パーセントの過酸化水素または約１ないし約３
０ｐｐｍのオゾン、および約０．１ないし約１００ｐｐ
ｍのフッ化水素酸を含む水溶液である。
【００１３】本発明のもう１つの側面は基体からポリマ
およびバイア残留物を除去することに関するもので、こ
れは約０．０１ないし約１５重量パーセントの硫酸、お
よび約０．０１ないし約２０重量パーセントの過酸化水
素または約１ないし約３０ｐｐｍのオゾンを含む水溶液
を基体に接触させることを含む。
およびバイア残留物を除去することに関するもので、こ
れは約０．０１ないし約１５重量パーセントの硫酸、お
よび約０．０１ないし約２０重量パーセントの過酸化水
素または約１ないし約３０ｐｐｍのオゾンを含む水溶液
を基体に接触させることを含む。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明のエッチング剤組成は約
０．０１ないし約１５重量パーセント,好ましくは約１
ないし約１０重量パーセントの硫酸、約０．０１ないし
約２０重量パーセントの過酸化水素、約０．１ないし約
１００ｐｐｍのフッ化水素酸または約０．１ないし約３
０ｐｐｍ、好ましくは約５ないし約２０ｐｐｍのオゾ
ン、および実質的に水である残余を含む水溶液である。
より好ましくは、この水溶液は約０．１ないし約１００
ｐｐｍのフッ化物含有化合物、好ましくはフッ化水素
酸、を含む。フッ化物含有化合物がフッ化水素酸である
必要はない。フッ化物含有化合物がエッチング剤組成に
自由フッ化物を寄与することが必要である。フッ化物含
有化合物がエッチング剤組成に少なくとも約８ｐｐｍ、
最大約１２ｐｐｍのフッ化水素酸の等価物を寄与するこ
とができることが望ましい。本発明の好ましい組成は約
８重量パーセントの硫酸、および約１．５重量パーセン
トの過酸化水素を含み、残余が実質的に水である水溶液
であり、より好ましくは約１０ｐｐｍのフッ化物含有化
合物、好ましくはフッ化水素酸、を含む。この組成は約
３５°Ｃの温度で用いられることが好ましい。本発明の
別のより好ましい組成は、約９重量パーセントの硫酸、
および約４重量パーセントの過酸化水素を含み、残余が
実質的に水である水溶液であり、より好ましくは約１０
ｐｐｍのフッ化物含有化合物、好ましくはフッ化水素
酸、を含む。この組成は約３５°Ｃの温度で用いられる
ことが好ましく、厚くてより頑固な側壁ポリマを除去す
るのに特に好ましい。本発明のより好ましい更に別の組
成は、約５重量パーセントの硫酸、約１２重量パーセン
トの過酸化水素、および約１０ｐｐｍのフッ化水素酸の
水溶液である。使用される水は脱イオン水であるのが好
ましい。
０．０１ないし約１５重量パーセント,好ましくは約１
ないし約１０重量パーセントの硫酸、約０．０１ないし
約２０重量パーセントの過酸化水素、約０．１ないし約
１００ｐｐｍのフッ化水素酸または約０．１ないし約３
０ｐｐｍ、好ましくは約５ないし約２０ｐｐｍのオゾ
ン、および実質的に水である残余を含む水溶液である。
より好ましくは、この水溶液は約０．１ないし約１００
ｐｐｍのフッ化物含有化合物、好ましくはフッ化水素
酸、を含む。フッ化物含有化合物がフッ化水素酸である
必要はない。フッ化物含有化合物がエッチング剤組成に
自由フッ化物を寄与することが必要である。フッ化物含
有化合物がエッチング剤組成に少なくとも約８ｐｐｍ、
最大約１２ｐｐｍのフッ化水素酸の等価物を寄与するこ
とができることが望ましい。本発明の好ましい組成は約
８重量パーセントの硫酸、および約１．５重量パーセン
トの過酸化水素を含み、残余が実質的に水である水溶液
であり、より好ましくは約１０ｐｐｍのフッ化物含有化
合物、好ましくはフッ化水素酸、を含む。この組成は約
３５°Ｃの温度で用いられることが好ましい。本発明の
別のより好ましい組成は、約９重量パーセントの硫酸、
および約４重量パーセントの過酸化水素を含み、残余が
実質的に水である水溶液であり、より好ましくは約１０
ｐｐｍのフッ化物含有化合物、好ましくはフッ化水素
酸、を含む。この組成は約３５°Ｃの温度で用いられる
ことが好ましく、厚くてより頑固な側壁ポリマを除去す
るのに特に好ましい。本発明のより好ましい更に別の組
成は、約５重量パーセントの硫酸、約１２重量パーセン
トの過酸化水素、および約１０ｐｐｍのフッ化水素酸の
水溶液である。使用される水は脱イオン水であるのが好
ましい。
【００１５】本発明のこれらのエッチング剤組成は、硫
酸水溶液例えば９８重量パーセント溶液と、過酸化水素
水溶液例えば３０重量パーセント溶液と、フッ化水素酸
水溶液例えば４９重量パーセント溶液とを混合し、これ
らの溶液を所望のパーセントの硫酸、過酸化水素、およ
びフッ化水素酸を与えるような量の水を加えることによ
って作ることができる。
酸水溶液例えば９８重量パーセント溶液と、過酸化水素
水溶液例えば３０重量パーセント溶液と、フッ化水素酸
水溶液例えば４９重量パーセント溶液とを混合し、これ
らの溶液を所望のパーセントの硫酸、過酸化水素、およ
びフッ化水素酸を与えるような量の水を加えることによ
って作ることができる。
【００１６】オゾンを含む組成は所望量の硫酸および水
を含む組成の水溶液にオゾン・ガスを吹き込むか、また
は水の中に膜を通してオゾン・ガスを拡散し、それから
硫酸を水に加えるか、或いはその他の適当な方法で作る
ことができる。
を含む組成の水溶液にオゾン・ガスを吹き込むか、また
は水の中に膜を通してオゾン・ガスを拡散し、それから
硫酸を水に加えるか、或いはその他の適当な方法で作る
ことができる。
【００１７】本発明のエッチング剤組成は反応性イオン
・エッチングの後に残存する側壁ポリマ残留物を除去
し、また埋め込まれた塩素をすべて除去する。本発明の
エッチング剤組成はバイアから酸素、炭素、シリコン、
および下にある導電性材料を含むその他の残留物を除去
するが、これらに限らずその他の材料も除去する。更
に、本発明のエッチング剤組成は、たかだかアルミニウ
ム／銅の線を中程度にエッチするだけである。フッ化水
素酸はアルミニウム／銅をエッチすることが知られてい
るので、エッチング溶液中の量は少量でなければならな
い。本発明のエッチング溶液中のフッ化水素酸の量が少
量に保たれるならば（約４０ｐｐｍ以下）、アルミニウ
ム／銅に与えるフッ化水素酸の有害な影響の可能性は最
小となる。殆どの場合、タングステン・スタッドの近く
でさえもアルミニウムのいかなる局部的エッチングの証
拠も観察されていない。タングステンは、従来のクロム
酸／燐酸浴を用いた場合、アルミニウムをエッチする際
に触媒として働くように思われる。これらは化学的機械
的研磨ステップおよびその他のクリーニング処理ステッ
プの後に残留物を除去しクリーニングするためにも用い
ることができる。
・エッチングの後に残存する側壁ポリマ残留物を除去
し、また埋め込まれた塩素をすべて除去する。本発明の
エッチング剤組成はバイアから酸素、炭素、シリコン、
および下にある導電性材料を含むその他の残留物を除去
するが、これらに限らずその他の材料も除去する。更
に、本発明のエッチング剤組成は、たかだかアルミニウ
ム／銅の線を中程度にエッチするだけである。フッ化水
素酸はアルミニウム／銅をエッチすることが知られてい
るので、エッチング溶液中の量は少量でなければならな
い。本発明のエッチング溶液中のフッ化水素酸の量が少
量に保たれるならば（約４０ｐｐｍ以下）、アルミニウ
ム／銅に与えるフッ化水素酸の有害な影響の可能性は最
小となる。殆どの場合、タングステン・スタッドの近く
でさえもアルミニウムのいかなる局部的エッチングの証
拠も観察されていない。タングステンは、従来のクロム
酸／燐酸浴を用いた場合、アルミニウムをエッチする際
に触媒として働くように思われる。これらは化学的機械
的研磨ステップおよびその他のクリーニング処理ステッ
プの後に残留物を除去しクリーニングするためにも用い
ることができる。
【００１８】本発明のエッチング剤組成は,その後の腐
食に対する不動態化層として働くアルミニウムの初期の
先天的な酸化物を形成する結果をも生む。例えば、約
２．０重量パーセントの硫酸、約１．０重量パーセント
の過酸化水素および約１０ｐｐｍのフッ化水素酸を含む
エッチング剤組成を約３５°Ｃで用いると、オーガ・ス
ペクトルスコープで計測して３０オングストロームの厚
みの酸化物が得られる。
食に対する不動態化層として働くアルミニウムの初期の
先天的な酸化物を形成する結果をも生む。例えば、約
２．０重量パーセントの硫酸、約１．０重量パーセント
の過酸化水素および約１０ｐｐｍのフッ化水素酸を含む
エッチング剤組成を約３５°Ｃで用いると、オーガ・ス
ペクトルスコープで計測して３０オングストロームの厚
みの酸化物が得られる。
【００１９】組成成分の上に述べた相対的量はポリマ残
留物の再付着を防止する傾向を持つ。これはエッチング
剤のｐＨを、アルミニウム酸化物種のゼータ電位の電荷
と基体のシリコン酸化物表面とが表面同士の間で反撥作
用を生じるようにすることにより生じる。所望のｐＨは
上述の成分の量を観察することによって得られる。ゼー
タ電位は表面と溶液中のイオン、主として水素および水
酸化物、との相互作用によって表面に生じる誘起電荷を
反映する。ある溶液ｐＨにおいて正味の表面電荷はゼロ
となり、これはシリカに対して約ｐｈ２ないし３、アル
ミナに対して約ｐＨ９ないし１０で生じる。ｐＨがゼロ
電荷の此の点よりも小さいときには表面上の電荷は正と
なる。酸媒体中で除去されるポリマ残留物の場合、酸化
されたアルミニウム表面またはシリカ誘電体材料上の残
留物の再付着傾向は減少する。これはどの表面も同じ極
性の電荷を持ち、ゼータ電位も同じ極性となるからであ
る。本発明において採用される濃度（１００ｐｐｍ以
下）のＨＦ酸は、結果的に得られるエッチング溶液のｐ
Ｈに有意な変化をもたらさない。
留物の再付着を防止する傾向を持つ。これはエッチング
剤のｐＨを、アルミニウム酸化物種のゼータ電位の電荷
と基体のシリコン酸化物表面とが表面同士の間で反撥作
用を生じるようにすることにより生じる。所望のｐＨは
上述の成分の量を観察することによって得られる。ゼー
タ電位は表面と溶液中のイオン、主として水素および水
酸化物、との相互作用によって表面に生じる誘起電荷を
反映する。ある溶液ｐＨにおいて正味の表面電荷はゼロ
となり、これはシリカに対して約ｐｈ２ないし３、アル
ミナに対して約ｐＨ９ないし１０で生じる。ｐＨがゼロ
電荷の此の点よりも小さいときには表面上の電荷は正と
なる。酸媒体中で除去されるポリマ残留物の場合、酸化
されたアルミニウム表面またはシリカ誘電体材料上の残
留物の再付着傾向は減少する。これはどの表面も同じ極
性の電荷を持ち、ゼータ電位も同じ極性となるからであ
る。本発明において採用される濃度（１００ｐｐｍ以
下）のＨＦ酸は、結果的に得られるエッチング溶液のｐ
Ｈに有意な変化をもたらさない。
【００２０】本発明のエッチング剤は、ポリマまたはバ
イア残留物を除去しようとする場所で基体に任意公知の
方法、例えば、浴に浸すか、アルミニウム銅の線をその
上に有する基体またはシリコン・ウエハーに組成物をス
プレーするか、等により接触させるのに用いることがで
きる。典型的には、組成物は約２５ないし９５°Ｃ、好
ましくは約３０ないし５０°Ｃの温度で、約１ないし８
分（典型的には約２分）の間スプレーされる。これに続
いてウエハーは脱イオン水でリンスされ、その後乾燥さ
れることができる。
イア残留物を除去しようとする場所で基体に任意公知の
方法、例えば、浴に浸すか、アルミニウム銅の線をその
上に有する基体またはシリコン・ウエハーに組成物をス
プレーするか、等により接触させるのに用いることがで
きる。典型的には、組成物は約２５ないし９５°Ｃ、好
ましくは約３０ないし５０°Ｃの温度で、約１ないし８
分（典型的には約２分）の間スプレーされる。これに続
いてウエハーは脱イオン水でリンスされ、その後乾燥さ
れることができる。
【００２１】本発明のプロセスは、アルミニウム／銅の
側壁ポリマ残留物と共に塩素が埋め込まれた材料を除去
することもできる。本発明により達成されるアルミニウ
ム／銅の外形は従来のものより平滑であり、タングステ
ン・スタッドの近くのアルミニウム／銅の線を電気化学
的にエッチしたりエッチングを早めたりすることが実質
上ない。
側壁ポリマ残留物と共に塩素が埋め込まれた材料を除去
することもできる。本発明により達成されるアルミニウ
ム／銅の外形は従来のものより平滑であり、タングステ
ン・スタッドの近くのアルミニウム／銅の線を電気化学
的にエッチしたりエッチングを早めたりすることが実質
上ない。
【００２２】次の表１は本発明のエッチング剤組成を用
いた場合のアルミニウム／銅の種々のエッチング率を示
す。表１におけるパーセンテージは、９８重量パーセン
トのＨ2ＳＯ4および３０重量パーセントのＨ2Ｏ2（残余
はＨ2Ｏ）に対する体積パーセントである。
いた場合のアルミニウム／銅の種々のエッチング率を示
す。表１におけるパーセンテージは、９８重量パーセン
トのＨ2ＳＯ4および３０重量パーセントのＨ2Ｏ2（残余
はＨ2Ｏ）に対する体積パーセントである。
【００２３】
【表１】 硫黄／過酸化物によるＡｌ／Ｃｕのエッチング率 Ａｌ／Ｃｕサンプルのエッチング率（重量測定） 硫黄 過酸化物 エッチング率 温度 （％） （％） （Å／分） （°Ｃ） ２．５ ２．５ ５１／１１６ ３５／４５ ２．５ ５．０ ５７／１０９ ３５／４５ ５．０ ２．５ ６８／１４８ ３５／４５ ５．０ ５．０ ５９／１３６ ３５／４５ ７．５ ５．０ ７８ ３５ ７．５ ７．５ ７７ ３５ エッチング率は温度と共に増大する。
【００２４】次の表２は本発明のエッチング剤組成を用
いた場合の０．５％の銅を含むアルミニウム合金の種々
のエッチング率を示す。表２におけるパーセンテージ
は、９８重量パーセントのＨ2ＳＯ4および３０重量パー
セントのＨ2Ｏ2（残余はＨ2Ｏ）に対する体積パーセン
トである。
いた場合の０．５％の銅を含むアルミニウム合金の種々
のエッチング率を示す。表２におけるパーセンテージ
は、９８重量パーセントのＨ2ＳＯ4および３０重量パー
セントのＨ2Ｏ2（残余はＨ2Ｏ）に対する体積パーセン
トである。
【００２５】
【表２】 硫黄／過酸化物／フッ化水素によるＡｌ／Ｃｕのエッチング率 （重量測定） ＨＦ エッチング率 （ｐｐｍ） （Å／分） ０ １８ １０ ６９ ２０ １０７ ３０ １７３ エッチング率は約３５°Ｃにおいて３０分のプロセス時
間でエッチされたＡｌ／Ｃｕの総量を測定することによ
り評価された。表２をもたらすのに用いられた溶液は約
９重量パーセントの硫酸、および４重量パーセントの過
酸化水素を含み、表の第１列に示された量のフッ化水素
酸がこれに添加され、残余が実質的に水であった。
間でエッチされたＡｌ／Ｃｕの総量を測定することによ
り評価された。表２をもたらすのに用いられた溶液は約
９重量パーセントの硫酸、および４重量パーセントの過
酸化水素を含み、表の第１列に示された量のフッ化水素
酸がこれに添加され、残余が実質的に水であった。
【００２６】表１および表２において上に示したパーセ
ンテージは例示的なものに過ぎず、本発明の範囲内でそ
の他のものを同様に用いることができる。測定されたエ
ッチング率はプロセス時間にわたってエッチされたＡｌ
／Ｃｕの総量を平均することによって評価された。本明
細書の開示において本発明の好適な実施例だけが示さ
れ、説明されたが、上に述べたように、本発明は種々の
組合せおよび環境で使用でき、本明細書に記載された本
発明の概念の範囲内で変更または修正されうるものであ
る。
ンテージは例示的なものに過ぎず、本発明の範囲内でそ
の他のものを同様に用いることができる。測定されたエ
ッチング率はプロセス時間にわたってエッチされたＡｌ
／Ｃｕの総量を平均することによって評価された。本明
細書の開示において本発明の好適な実施例だけが示さ
れ、説明されたが、上に述べたように、本発明は種々の
組合せおよび環境で使用でき、本明細書に記載された本
発明の概念の範囲内で変更または修正されうるものであ
る。
【図１】 本発明が解決しようとする問題を示す半導体
デバイスの部分の断面図である。
デバイスの部分の断面図である。
【図２】 本発明が解決しようとする問題を示す半導体
デバイスの部分の断面図である。
デバイスの部分の断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 591209109 シーメンス・アクチェンゲゼルシャフト ＳＩＥＭＥＮＳ ＡＫＴＩＥＮＧＥＳＥ ＬＬＳＣＨＡＦＴ ドイツ連邦共和国、80333 ミュンヘン、 ヴィッテルズバッハ・プラッツ ２ (72)発明者 ディビッド・リー・ラス アメリカ合衆国12582、ニューヨーク州 ストームヴィレ、リッター・ロード 14 (72)発明者 ラビクマール・ラマチャンドラン アメリカ合衆国12508、ニューヨーク州 ビーカン、ハドソン・ビュー・ドライブ ９ (56)参考文献 特開 平３−208899（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−250400（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−234118（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/304 H01L 21/306 - 21/308
Claims (17)
- 【請求項１】０．０１重量パーセント乃至１５重量パー
セントの硫酸と、 ０．０１重量パーセント乃至２０重量パーセントの過酸
化水素と、 ０．１ｐｐｍ乃至１００ｐｐｍのフッ化物含有化合物と
を含む、無機ポリマ残留物を除去するためのエッチング
水溶液。 - 【請求項２】上記フッ化物含有化合物が少なくとも８ｐ
ｐｍ、最大１２ｐｐｍのフッ化水素酸の等価物を与える
ことを特徴とする請求項１に記載のエッチング水溶液。 - 【請求項３】１ないし１０重量パーセントの硫酸を含む
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエッチ
ング水溶液。 - 【請求項４】８重量パーセントの硫酸と、１．５重量パ
ーセントの過酸化水素と、１０ｐｐｍのフッ化物含有化
合物とを含むことを特徴とする請求項１に記載のエッチ
ング水溶液。 - 【請求項５】９重量パーセントの硫酸と、４重量パーセ
ントの過酸化水素と、１０ｐｐｍのフッ化物含有化合物
とを含むことを特徴とする請求項１に記載のエッチング
水溶液。 - 【請求項６】上記フッ化物含有化合物はフッ化水素酸で
あることを特徴とする請求項１、請求項２，請求項３、
請求項４又は請求項５に記載のエッチング水溶液。 - 【請求項７】５重量パーセントの硫酸と、１２重量パー
セントの過酸化水素と、１０ｐｐｍのフッ化水素酸を含
むことを特徴とする請求項１に記載のエッチング水溶
液。 - 【請求項８】２．０重量パーセントの硫酸と、１．０重
量パーセントの過酸化水素と１０ｐｐｍのフッ化水素酸
を含むことを特徴とする請求項１に記載のエッチング水
溶液。 - 【請求項９】０．０１重量パーセント乃至１５重量パー
セントの硫酸と、 ０．０１重量パーセント乃至２０重量パーセントの過酸
化水素と、 ０．１ｐｐｍ乃至３０ｐｐｍのオゾンとを含む、無機ポ
リマ残留物を除去するためのエッチング水溶液。 - 【請求項１０】５ないし２０ｐｐｍのオゾンを含むこと
を特徴とする請求項９に記載のエッチング水溶液。 - 【請求項１１】（イ）基体上に設けられたアルミニウム
層又はアルミニウム合金層をエッチングするステップ
と、 （ロ）０．０１重量パーセント乃至１５重量パーセント
の硫酸と、０．１ｐｐｍ乃至４０ｐｐｍのフッ化水素酸
と、０．０１重量パーセント乃至２０重量パーセントの
過酸化水素とを含むエッチング水溶液により無機ポリマ
残留物を除去するステップとを含むエッチング方法。 - 【請求項１２】（イ）基体上に設けられたアルミニウム
層又はアルミニウム合金層をエッチングするステップ
と、 （ロ）０．０１重量パーセント乃至１５重量パーセント
の硫酸と、０．０１重量パーセント乃至２０重量パーセ
ントの過酸化水素と、０．１ｐｐｍ乃至１００ｐｐｍの
フッ化物含有化合物とを含むエッチング水溶液により無
機ポリマ残留物を除去するステップとを含むエッチング
方法。 - 【請求項１３】上記フッ化物含有化合物が少なくとも８
ｐｐｍ、最大１２ｐｐｍのフッ化水素酸の等価物を与え
ることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の
エッチング方法。 - 【請求項１４】１ないし１０重量パーセントの硫酸を含
むことを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の
エッチング方法。 - 【請求項１５】上記フッ化物含有化合物はフッ化水素酸
であることを特徴とする請求項１２に記載のエッチング
方法。 - 【請求項１６】（イ）基体上に設けられたアルミニウム
層又はアルミニウム合金層をエッチングするステップ
と、 （ロ）０．０１重量パーセント乃至１５重量パーセント
の硫酸と、０．０１重量パーセント乃至２０重量パーセ
ントの過酸化水素と、０．１ｐｐｍ乃至３０ｐｐｍのオ
ゾンとを含むエッチング水溶液により無機ポリマ残留物
を除去するステップとを含むエッチング方法。 - 【請求項１７】５ないし２０ｐｐｍのオゾンを含むこと
を特徴とする請求項１６に記載のエッチング方法。
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