JPH06295898A - 有機金属化合物および有機ケイ素化合物の残留物と損傷酸化物を選択的に除去するための方法 - Google Patents
有機金属化合物および有機ケイ素化合物の残留物と損傷酸化物を選択的に除去するための方法Info
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- JPH06295898A JPH06295898A JP6050027A JP5002794A JPH06295898A JP H06295898 A JPH06295898 A JP H06295898A JP 6050027 A JP6050027 A JP 6050027A JP 5002794 A JP5002794 A JP 5002794A JP H06295898 A JPH06295898 A JP H06295898A
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Abstract
物などの残留物を除去する。 【構成】 実質的にフッ化水素および水を含まない無水
フッ化アンモニウムと多価アルコールよりなる溶液にプ
ラズマエッチングされたシリコンウェーハを浸漬するこ
とによって、プラズマエッチングにおいて生成する酸化
された有機金属化合物の残留物、有機ケイ素化合物の残
留物、天然酸化物および損傷酸化物を選択的に除去す
る。
Description
ハの処理において生成する有機金属化合物の残留物、有
機ケイ素化合物の残留物および損傷酸化物を除去するた
めの方法に関し、詳しくは多価アルコールに無水フッ化
アンモニウムを溶解した溶液を使用してこのような残留
物および損傷酸化物を選択的に除去する方法に関する。
化するためのエッチング工程にフッ化水素が広く使用さ
れてきた。フッ化水素は極めて速いエッチング速度を有
し、したがってフッ化水素の幾つかの代替物が開発され
てきた。キンズブロン等による米国特許第4,343,
677号はフィルムのパターン化を論じ、そして約10
対1のモル比で緩衝されたフッ化アンモニウム/フッ化
水素酸をエチレングリコールなどの好適な溶媒と混合し
て使用するエッチング溶液を開示している。ガジュダに
よる米国特許第4,230,523号はグリセリンその
他の多価アルコールなどの有機溶媒に溶解されたフッ化
水素溶液よりなるエッチング剤を開示している。エッチ
ング剤はシリコンを侵さないで二酸化ケイ素をエッチン
グするために使用される。ガジュダはこの溶液は非結合
水とフッ化アンモニウムを含まないことを要求してい
る。マエダ等による米国特許第3,979,241号は
エチレングリコール、ポリエチレングリコールおよびグ
リセリンなどの多価アルコールに溶解されたフッ化アン
モニウムまたはフッ化アルカリを使用したエッチング溶
液を教示している。エッチング溶液は半導体ウェーハ上
の二酸化ケイ素または窒化ケイ素を選択的にエッチング
するために使用される。
ーハから、金属および金属合金のプラズマエッチングに
よって生成する酸化された有機金属化合物の残留物を除
去するための、そしてプラズマエッチングされたケイ素
から酸化された有機ケイ素化合物の残留物を除去するた
めの方法を提供することが本発明の主要な目的である。
“バイア”から、すなわち多層チップパターンにおける
層を接続する経路から酸化された有機金属化合物および
有機ケイ素化合物の残留物を除去するための改良された
方法を提供することが本発明のもう一つの目的である。
本発明のさらに他の一つの目的は半導体基板のプラズマ
エッチングにおいて生成する天然酸化物(すなわち非炉
成長酸化物)および損傷酸化物(プラズマエッチングに
おいて生成する不純物または損傷のために結晶格子が均
一でない酸化物)を選択的に除去するための方法を提供
することである。
しい実施態様はプラズマエッチングされたシリコンウェ
ーハを実質的にフッ化水素および水を含有しない無水フ
ッ化アンモニウムと多価アルコールよりなる溶液に浸漬
することによって、プラズマエッチングにおいて生成し
た酸化された有機金属化合物の残留物、有機ケイ素化合
物の残留物、天然酸化物および損傷酸化物を選択的に除
去する方法である。
れる有機金属化合物および有機ケイ素化合物の残留物を
除去するための方法、および半導体処理において利用す
るために天然酸化物を除去するための方法を提供する。
ホトレジストを使用してパターン化されたシリコンウェ
ーハのプラズマエッチングは有機金属化合物および有機
ケイ素化合物の残留物と損傷酸化物を生成させる可能性
がある。酸化された有機金属化合物および有機ケイ素化
合物の残留物と損傷酸化物がプラズマエッチング後の半
導体基板のバイアと平面部分に見出される。これらの残
留物および損傷酸化物は、半導体表面の望ましい特徴を
劣化させ装置の寿命を短くするので好ましくない。した
がって、これらの残留物および酸化物を除去することが
好ましい。本発明は制御されたエッチング方法によって
好ましくない残留物および酸化物を除去するための改良
された方法を提供する。
を多価アルコール、好ましくはエチレングリコールまた
はグリセロールに溶解した溶液を使用することによって
制御される。溶液はできるだけ水を含有していないこと
が好ましい。エッチング工程の機構はフッ化アンモニウ
ムが少量だけフッ化水素とアンモニアに解離することを
含んでいると考えられる。
量のフッ化水素が溶液中に存在している。フッ化水素は
全く添加されておらず存在している量はフッ化アンモニ
ウムの解離によるものである。水が存在しないとH3 O
+の生成が妨げられフッ化アンモニウム/エチレングリ
コール溶液のpHは実質的に中性である。生成したフッ
化水素は(水が存在しないために)標準HF系における
ように酸性度を増大させる実質的なイオン化反応が起こ
らない。好ましい実施態様においては、フッ化アンモニ
ウムと多価アルコールよりなる溶液は0.5%以下の水
しか含んでいない。エッチング速度はこの溶液中では水
を含む溶媒系におけるより小さく、エッチングは選択的
で、より制御して行うことができる。
成物はエチレングリコール、グリセロール、プロピレン
グリコール、ポリエチレングリコール、ポリメチレング
リコールなどの多価アルコールに溶解された無水フッ化
アンモニウムよりなることが好ましい。さらに、界面活
性剤の使用は溶媒系による半導体表面の湿潤を増大させ
ることによって残留酸化物の除去を助長する。好ましい
実施態様における界面活性剤は非イオン界面活性剤であ
ったが、他の界面活性剤も好適であろう。
アルコールに溶解される。好ましい実施態様において
は、4重量%の無水フッ化アンモニウムがエチレングリ
コールに溶解される。少量のフッ化アンモニウムはエッ
チング速度を小さくし、比較的多い量が使用されるが、
使用される多価アルコールへのフッ化アンモニウムの溶
解度によって制約される。そうでなければ、無水フッ化
水素アンモニウムNH4HF2 が使用される。酸性フッ
化アンモニウムはエッチング速度をより大きくする。
ウムからのフッ化水素の制御された遊離を行わせる。制
御された遊離は現存する熱領域酸化物(すなわち炉成長
二酸化ケイ素)を分離しないでプラズマエッチング工程
で生成する損傷酸化物または堆積酸化物を選択的にエッ
チングすることを可能にする。このことは熱領域酸化物
は均一であってプラズマエッチングされた酸化物(酸化
された有機金属化合物および有機ケイ素化合物の残留
物)あるいは損傷酸化ケイ素よりも高い密度と小さい表
面積を有するためである。同様に熱領域酸化物を分離し
ないで天然酸化物(炉成長領域酸化物よりも低い密度を
有する非炉成長酸化物)が選択的にエッチングされる。
溶液は非熱酸化物を選択的にエッチングするので、プラ
ズマエッチング中にこのような酸化物によって被覆され
たホトレジストの領域は露出される。ホトレジスト・ス
トリッパーが使用されると残留したホトレジストをより
良く除去することができる。
中に生成した酸化物(たとえば酸化された有機金属化合
物や有機ケイ素化合物)および熱領域二酸化ケイ素など
の低温度酸化物(LTO)のエッチング速度の差異が示
されている。使用された溶液はエチレングリコール中に
4重量%の無水フッ化アンモニウムを溶解したものであ
る。グラフから明らかなように、低温度酸化物はそのエ
ッチング速度が大きいために選択的に除去することがで
きる。特別に重要なことは低温度(15℃〜30℃)に
おけるエッチング速度の顕著な差異である。
グ速度の差異のもう一つの例が図示されている。エッチ
ング溶液はエチレングリコールに4重量%のフッ化アン
モニウムを溶解したものである。やはり熱酸化物(二酸
化ケイ素)のエッチング速度はテトラエチルオルトシリ
ケート(TEOS)およびホウ素リンケイ素ガラス(B
PSG)のエッチング速度よりも小さい。
との重要性は第3図に示されているが、この図は熱二酸
化ケイ素のエッチング速度は水含有量とともに顕著に増
大することを示している。この実例はエチレングリコー
ル中に4重量%のフッ化アンモニウムを溶解したものに
も当てはまる。
純な図面が示されている。第5(a)図においてはシリ
コンウェーハ10の表面に二酸化ケイ素層12が置かれ
ている。二酸化ケイ素層12の上にはアルミニウム層1
4があり、その上にパターン化されたホトレジスト16
がある。そしてアルミニウム層14はプラズマ・エッチ
ング工程においてエッチングされ、パターン化されたホ
トレジスト16上にアルミニウムをある程度バックスパ
ッタリングさせる。パターン化されたホトレジストに有
機アルミニウム化合物が被覆され、この化合物は取除く
ことが困難でありホトレジスト・ストリッパーによるホ
トレジストの完全な除去も妨げる。
マエッチング後のホトレジスト16上の有機アルミニウ
ム化合物18を示している。ここに開示されている方法
を利用して、有機アルミニウム化合物が除去されて、こ
のことによって清浄なホトレジスト層が露出し、この層
はホトレジスト・ストリッパーによって除去することが
できる。
除去しないと、酸化された有機アルミニウム化合物18
(“側壁重合体”)は残留物として残ることを示してい
る。この図はアルミニウムのプラズマエッチングを例示
しているが、プラズマエッチング、ポリシリコンエッチ
ングおよび経路(バイア)エッチングのいずれにおいて
も同様の工程と残留物が含まれる。
表的な実例は以下の通りである。ホトレジストパターン
化された半導体ウェーハがプラズマエッチングされる。
次にウェーハはエチレングリコールに4重量%の無水フ
ッ化アンモニウムを溶解したエッチング溶液に22℃に
おいて約20分間浸漬される。浸漬後にウェーハは脱イ
オン水によって洗浄されて遠心脱水される。それからウ
ェーハ上のホトレジストは適当なストリッパーによって
除去される。そしてウェーハは脱イオン水によって洗浄
されて遠心脱水される。
して記述されてきたが、本発明の変形および変更態様は
この技術分野の熟練者にとっては自明のことであると予
期される。したがって、特許請求の範囲はこのような変
形および変更態様をすべて本発明の真の精神および範囲
内に入るものとして包括するものと解釈すべきであると
考えられる。
ラフである。
ラフである。
ング速度の変動を示すグラフである。
酸化物のエッチング速度を示すグラフである。
マエッチングにおいて生成する有機金属化合物残留物が
不適切に除去されると残存する残留物の種類の略図であ
る。
Claims (1)
- 【請求項1】 半導体基板を処理するに際して生成す
る、有機金属化合物の残留物、有機ケイ素化合物の残留
物、天然酸化物および損傷酸化物を半導体基板から選択
的に除去するための方法において、前記半導体基板をこ
の基板から前記有機金属化合物の残留物、有機ケイ素化
合物の残留物、天然酸化物および損傷酸化物を除去する
のに十分な時間だけエッチング溶液に接触させる工程を
含み、 (a)前記エッチング溶液は多価アルコールに溶解され
た無水フッ化アンモニウム塩、無水フッ化水素アンモニ
ウム塩およびこれらの混合物よりなる群から選ばれた無
水フッ化アンモニウム塩よりなり、 (b)前記エッチング溶液は約4重量%以下の水を含有
し、フッ化水素を添加されていないことを特徴とする残
留物を選択的に除去する方法。
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