JPH02135732A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔１既要］ エツチングによりアルミニウム導体パターンを形成した
シリコン基板の清浄化方法に関し、エッチャントを完全
除去することを目的とし、半導体基板上にアルミニウム
或いはアルミニウム固溶体よりなる薄膜を形成した後、
写真蝕刻技術を用いてレジス［・パターンを作り、塩素
系のガスをエッチャントとしてドライエツチングを行い
、導体パターンを形成した後、前記半導体基板をホット
プレート上に載置し、２００〜３００　’Ｃの温度に加
熱しながら紫外線の照射を行い、残留する塩素分を気化
させ、除去することで半導体装置の製造方法を構成する
。

〔産業上の利用分野〕

本発明はエツチング処理の終わったシリコン基板の清浄
化方法に関する。

半導体には単体半導体と化合物半導体とがあるが、シリ
コン（Ｓｉ）は代表的な単体半導体であり、これを用い
てトランジスタやＩＣを始め殆ど総ての半導体デバイス
が作られている。

こ−で、導体パターンの構成材料としては抵抗率が低く
、表面が不動態酸化皮膜により覆われていて耐蝕性があ
り、また廉価であるなどの理由からアルミニウム（１）
やｉに微量のシリコン（Ｓｉ）を添加したＡＩ！、−３
ｉ固溶体などが用いられている。

こ＼で、Ａ　１−Ｓｉ固溶体を用いる理由はＳｉ層に密
着してＡ４２層を形成する場合にはＡｆ層との接触部で
Ｓｉの固相エピタキシャル成長が生じ、接触抵抗が増加
するのを防ぐためである。

さて、Ｓｉ半導体基板（以下略してＳｉウェハ）上への
導体パターンの形成法としてはウェットエツチングとド
ライエツチングとがあるが、ＬＳＩやＶＬＳｌなど高密
度集積回路のパターン形成には精度の点から反応性イオ
ンエツチング（略称ＲＩＥ）を用いたドライエツチング
が用いられている。

すなわち、酸化シリコン（ＳｉＯ□）膜を形成したＳｉ
ウェハ上に電子ビーム蒸着法やスパッタ法で１μｍ程度
の厚さにＡｆ或いはＡ　Ｉ２−５ｉ固溶体を膜形成した
後、フォトレジストを用いる写真蝕刻技術（フォトリソ
グラフィ）により微細パターンを形成している。

ニーで、フォトレジストには光照射部が現像液に不溶と
なるネガ型と、光照射部が可溶となるポジ型とがあるが
、溶剤に溶したフォトレジストをスピンコード法などに
よりＳｉウェハ上に膜形成したのち、マスクを通じて投
影露光を行って、フォトレジストを選択的に感光せしめ
、現像液に浸漬することによってレジストパターンを形
成する。

次に、レジストパターンが形成されているＳｉウェハを
ドライエツチング装置にセットし、このレジストパター
ンをマスクとして、四塩化シリコン（ＳｉＣｌ２）ガス
、塩素（ＣＬ）ガス、塩化硼素（Ｂ　Ｃｆいガスなどを
エッチャントとしてＲＩＥを行い、へ２膜或いはＡ　１
−５ｉ固溶体膜を除去することにより微細な導体パター
ンが形成されている。

然し、ドライエツチングの終わったＳｉウェハの表面に
はＲＩＥ処理に使われたＣｆイオン（ＣＰ、−）が残留
している。

こ＼で、Ａｆは極めて活性の強い金属であり、またＣｆ
−は代表的なハロゲンイオンであるため、共存状態では
容易に反応して塩化アルミニウム（八βＣ！３）を生じ
、導体パターンが腐蝕するので、ドライエツチングが終
わった後はＳｉウェハの清浄化が必要である。

〔従来の技術］ Ｓｔ　ウェハ上に形成したＡｆ或いはＡ　１−５ｉ固溶
体膜を塩素系のガスをエッチャントとしてＲＩＥを行い
、導体パターンを形成した後の０ｆｆ−の除去には従来
より水洗洗浄が行われていた。

こ−で、超音波などを用い、洗浄を充分に行って完全に
Ｃｆｆ１−を除去すればよいが、＾Ｅ　Ｃ１３などのエ
ツチング生成物が残存している場合には、これが大気中
の湿気（水）と反応してＡＩ２導体パターンの腐蝕が進
行すると云う問題がある。

八ｆｆ１１３＋３１１□０　→３１１Ｃｆ＋　＾β（０
１１）３　　・・・（１）すなわち、Ａｆ　（／ｌｈは
大気中に存在する水と反応して塩酸（ＨＣｆｆｉ）と水
酸化アルミニウムＡ１（Ｏｌｌ）３を生じ、このＨＣｌ
、がＡ２と反応して、２ｉ＋６１１ｉ→２　八ｆ　　Ｃ
Ｌ　　＋３＋＋ｚ　　・・・（２）を生じ、このサイク
ルが繰り返されて腐蝕が進行する。

そのため、八１．Ｃ１ｚの形でＣｆ−が残存し、且つ洗
浄水が残存する場合はＡｆｆｉ配線パターンの腐蝕が進
行すると云う問題がある。

そこで、水洗洗浄に代わるｃｐ−の除去方法を実用化す
る必要があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

Ｓｉウェハ上へのＩ／２導体パターンのトライエツチン
グには塩素ガスや塩化物ガスのような無機質のガスが使
われているがＣｆ−は反応性が極めて強く、またｌは極
めて活性な金属であるために洗浄が充分でない場合は導
体パターンの腐蝕が起こり、断線や腐蝕物による導体パ
ターンの短絡など故障のもとになる。

そのため、水洗洗浄に代わるｃｐ−の除去法を実用化す
ることが課題である。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は半導体基板上にΔＰ或いはへ！固溶体より
なる薄膜を形成した後、写真蝕刻技術を用いてレジスト
パターンを作り、塩素系のガスをエッチャントとしてド
ライエツチングを行い、導体パターンを形成した後、前
記半導体基板をホットプレー１−上に載置し、２００〜
３００℃の温度に加熱しながら紫外線の照射を行い、残
留する塩素分を気化させ、除去する方法をとることによ
り解決することができる。

〔作用］ 本発明はＣＰ−を水洗洗浄ではなくホットプレ−ト加熱
と紫外線照射とを併用することによって除去するもので
ある。

発明者はＩ？ＩＥ処理後にＳｉウェハ上に残存している
ＣＰ、−はＡＩ　ＣＬ、の形をとっているが、このもの
は昇華性をもっており、昇華温度は１７３℃と低く、加
熱により除去できる点に着目した。

そこで、ＲＩＢ処理の終わったＳｉウェハをホットプレ
ー１・の上に置き、昇華温度より高い温度すなわち２０
０　’Ｃ以上の温度で加熱すれば、八βＣ！。

は昇華する筈であり、また、加熱温度は高い程、短時間
の処理で済む筈である。

然し、加熱温度が３００″Ｃを越えるとＡＮは再結晶を
始め、結晶の成長により導体パターンのパターン精度が
低下すると云う問題がある。

そこで、加熱温度は昇華開始温度（１７３℃）以上で３
００℃以下とするのが適当である。

また、Ａｊ２　ｆ１３を除去するには紫外線を照射して
活性化させ、分解させるのが有利であり、ウェハの加熱
と紫外線照射とを併用することによりへ１Ｃ１！、３除
去を加速させることができる。

〔実施例〕

直径が４インチのＳｉウェハを乾燥空気中で１０００℃
で加熱し、厚さが約２０００人の二酸化シリコン（５ｉ
Ｏｚ）膜を形成した後、電子ビーム蒸着法によりＡｊ２
を１μｍの厚さに形成した。

次に、ノボラック系ポジ型レジストをスピンコード法に
より１μｍの厚さに塗布し、写真蝕刻法によりレジスト
パターンを形成した。

次に１．このＳｉウェハをドライエツチング装置にセッ
トし、工ンチセントとして５ｉＣｆ４とＣＰ２を４：１
に混ぜた混合ガスをＮ２換算で３００３ＣＣ？１の流量
で供給しながら１１分間ＲＩＥを行い、ＡＩ２蒸着膜を
ドライエツチングして導体パターンを形成した。

実施例はカミるＳｉウェハを試料として本発明の効果を
調べたものである。

第１図は加熱処理を行ったＳｉウェハを水に浸漬して残
留物（Ａｆ　Ｃｆ、）を水に溶解させこの溶液の電導度
の変化から残留物減少率を測定したもので、５０“Ｃで
２分加熱したＳｉウェハの示す電導度を基準にした。

この図において、破線１は各温度に加熱しであるホット
プレートに２分間づつ載置して加熱した場合で、加熱温
度の上昇に比例して残留物は減少している。

また実線２は３５０Ｗのタングステンランプの照射を併
用したもので、残留物（Ａｊ２Ｃρ３）の減少は一段と
加速されているのが判る。

なお、実験によれば直径４インチのＳｉウェハについて
、塩素含有量が５０μｇ以下であれば、２００〜３００
　’Ｃのホントプレート加熱と紫外線照射を併用するこ
とによりほぼ完全に腐蝕を防止することができた。

〔発明の効果〕

以上記したように本発明の実施によりＣＰ−の除去を行
うことができ、これにより塩化物と水との共存によるへ
ρ導体パターンの腐蝕を阻止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は加熱温度と残留物減少率との関係図、である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体基板上にアルミニウム或いはアルミニウム固溶体
   よりなる薄膜を形成した後、写真蝕刻技術を用いてレジ
   ストパターンを作り、塩素系のガスをエッチャントとし
   てドライエッチングを行い、導体パターンを形成した後
   、前記半導体基板をホットプレート上に載置し、２００
   〜３００℃の温度に加熱しながら紫外線の照射を行い、
   残留する塩素分を気化させ、除去することを特徴とする
   半導体装置の製造方法。