JPH06349785A

JPH06349785A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH06349785A
Application number: JP13574393A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Adachi; 浩一郎足立; Daisuke Takehara; 大輔竹原
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1993-06-07
Filing date: 1993-06-07
Publication date: 1994-12-22
Anticipated expiration: 2014-05-10
Also published as: JP2888732B2

Abstract

(57)【要約】【目的】Ａｌ合金膜をエッチングすることなく、残渣
物を完全に除去できる半導体装置の製造方法を提供す
る。【構成】上記半導体基板１上に酸化膜を形成し、この
酸化膜２上にＡｌ合金膜を形成する。このＡｌ合金膜上
にパターンニングされたレジスト膜４をマスクとして、
ＨＢｒガスを含むエッチングガスを用いたドライエッチ
ングにより、Ａｌ配線３を形成する。このとき、レジス
ト残渣とエッチング残渣からなる残渣物５がＡｌ配線３
とレジスト膜４の側壁に付着する。上記レジスト膜４を
酸素系プラズマを用いたレジストアッシング法により除
去する。そして、残った残渣物５を５重量％の弗化アン
モニウムと８０重量％の酢酸を含む酸性溶液に１５秒間
浸して除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ドライエッチング工
程の際に付着したレジスト等の残渣物を除去する半導体
装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体装置の製造方法としては、
半導体基板上に形成されたＡｌ合金を含む膜をレジスト
をマスクとしてドライエッチングした後、テトラメチル
アンモニウム水酸化物を含むアルカリ性水溶液で洗浄処
理するものがある（特開昭６４−２３２５公報）。

【０００３】この半導体装置の製造方法は、半導体基板
上に形成されたＡｌ合金からなる膜に、レジストをマス
クとしてドライエッチングを行い、Ａｌ配線を形成す
る。このとき、Ａｌ配線や半導体基板上にレジスト残渣
やエッチング残渣からなる残渣物が付着する。そして、
酸素系プラズマによるレジストアッシング法により上記
レジストを除去した後、上記テトラメチルアンモニウム
水酸化物を含むアルカリ性水溶液で洗浄処理することに
よって、Ａｌ合金をエッチングすることなく、Ａｌ配線
や半導体基板上に付着したレジスト残渣やエッチング残
渣からなる残渣物を除去する。なお、半導体基板上に形
成されたＡｌ合金を含む多層膜を塩素系ガスを用いてド
ライエッチングした際に発生したレジスト残渣やエッチ
ング残渣からなる残渣物も、上記テトラメチルアンモニ
ウム水酸化物を含むアルカリ性水溶液で洗浄処理するこ
とによって除去できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
半導体装置の製造方法において、上記テトラメチルアン
モニウム水酸化物を含むアルカリ性水溶液による洗浄処
理によっても、上記残渣物を十分除去できない場合があ
る。特にこれは、ＨＢｒガスを含むエッチングガスを用
いてドライエッチングした場合に顕著で、レジスト残渣
やエッチング残渣からなる残渣物の付着が強固で除去す
ることが困難である。また、この強固な残渣物を除去す
る方法として、（Ｈ₂ＳＯ₄＋Ｈ₂Ｏ₂）液や硝酸により洗
浄する方法があるが、Ａｌ合金などの金属がエッチング
されるので、この方法を用いることができない。このた
め、上記レジスト残渣やエッチング残渣からなる残渣物
により、Ａｌ配線間のショートやリークが発生し、ま
た、この残渣物による凹凸が後工程での平坦化を困難に
する。

【０００５】そこで、この発明の目的は、Ａｌ合金等の
金属をエッチングすることなく、レジスト残渣とエッチ
ング残渣からなる残渣物を容易に除去できる半導体装置
の製造方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の半導体装置の製造方法は、半導体基板上
に形成されたＡｌ合金を含む膜をレジストをマスクとし
てドライエッチングした後、残渣物を除去する半導体装
置の製造方法において、上記残渣物を弗化アンモニウム
を含む溶液で洗浄処理することによって除去することを
特徴としている。

【０００７】また、請求項２の半導体装置の製造方法
は、請求項１の半導体装置の製造方法において、上記ド
ライエッチングにＨＢｒガスを含むエッチングガスが用
いられたことを特徴としている。

【０００８】また、請求項３の半導体装置の製造方法
は、請求項１または２の半導体装置の製造方法におい
て、上記弗化アンモニウムを含む溶液は、酸性溶液であ
ることを特徴としている。

【０００９】また、上記酸性溶液は、酢酸を含むことが
望ましい。

【００１０】また、上記酸性溶液は、弗化水素酸を含む
ことが望ましい。

【００１１】また、上記酸性溶液は、弗化アンモニウム
の比率が０．１〜１０重量％，酢酸の比率が３０〜９０
重量％であることが望ましい。

【００１２】また、請求項７の半導体装置の製造方法
は、請求項１または２の半導体装置の製造方法におい
て、上記残渣物を弗化アンモニウムを含む溶液で洗浄処
理した後、ドライアッシングを行うことを特徴としてい
る。

【００１３】また、上記半導体基板上に形成されたＡｌ
合金を含む膜は、Ａｌ合金とＴｉＮとを含む多層膜であ
る場合、特に上記残渣物を弗化アンモニウムを含む溶液
で洗浄処理した後、ドライアッシングを行うことが望ま
しい。

【００１４】また、上記弗化アンモニウムを含む溶液
は、弗化アンモニウムの比率が０．５〜１０重量％であ
ることが望ましい。

【００１５】

【作用】上記請求項１の半導体装置の製造方法によれ
ば、半導体基板上に形成されたＡｌ合金を含む膜をレジ
ストをマスクとしてドライエッチングした後、残渣物を
弗化アンモニウムを含む溶液で洗浄処理する。したがっ
て、上記溶液中の弗化アンモニウムによって、残渣物の
除去性が向上するから、上記残渣物を容易に除去でき、
かつ、上記Ａｌ合金を含む膜をエッチングすることがな
い。

【００１６】また、上記ドライエッチングにＨＢｒガス
を含むエッチングガスを用いた場合、特に上記弗化アン
モニウムを含む溶液で洗浄処理することで、上記残渣物
を容易に除去することができる。

【００１７】また、上記弗化アンモニウムを含む溶液が
酸性溶液である場合、上記残渣物の除去性が向上して、
残渣物を容易に除去できる。

【００１８】また、上記酸性溶液に酢酸を含む場合、上
記残渣物の除去性がさらに向上して、残渣物を容易に除
去できる。

【００１９】また、上記弗化アンモニウムを含む酸性溶
液または弗化アンモニウムと酢酸とを含む酸性溶液に弗
化水素酸を含む場合、上記残渣物の除去性が特によくな
るので、残渣物を容易に除去できる。

【００２０】また、上記酸性溶液が酢酸の比率が３０〜
９０重量％，弗化アンモニウムの比率が０．１〜１０重
量％である場合、上記Ａｌ合金を含む膜のダメージを特
に少なくして、残渣物を完全に除去できる。

【００２１】また、請求項７の半導体装置の製造方法に
よれば、半導体基板上に形成されたＡｌ合金を含む膜を
レジストをマスクとしてドライエッチングする。その
後、上記ドライエッチングによって半導体基板上に付着
した残渣物を弗化アンモニウムを含む溶液で洗浄処理す
ることによって、Ａｌ合金を含む膜をエッチングするこ
となく、硬化した残渣物の表面層を除去する。そして、
残った残渣物をドライアッシングにより完全に除去す
る。このように、硬化した残渣物の表面層を弗化アンモ
ニウムを含む溶液で除去した後、ドライアッシングによ
って残った残渣物を容易に除去できる。したがって、従
来に比してドライアッシングの除去性が向上するから、
上記残渣物を容易に除去でき、かつ、上記Ａｌ合金を含
む膜をエッチングすることがない。なお、上記ドライエ
ッチングにＨＢｒガスを含むエッチングガスを用いた場
合、特に上記弗化アンモニウムを含む溶液で洗浄処理し
た後、ドライアッシングすることで、上記残渣物を容易
に除去できる。

【００２２】また、上記半導体基板上に形成されたＡｌ
合金を含む膜は、Ａｌ合金とＴｉＮとを含む多層膜であ
る場合、Ａｌ合金が溶け出しやすい構造であっても、弗
化アンモニウムを含む溶液のＡｌのエッチングレートを
小さくし、Ａｌ合金を含む膜のダメージを少なくして、
残渣物を除去できる。

【００２３】また、上記弗化アンモニウムを含む溶液
は、弗化アンモニウムの比率が０．５〜１０重量％であ
る場合、上記Ａｌ合金を含む膜のダメージを特に少なく
して、残渣物を完全に除去できる。

【００２４】

【実施例】以下、この発明の半導体装置の製造方法を実
施例により詳細に説明する。（第１実施例）図１（ａ）はこの第１実施例の半導体装
置１０のドライエッチング後の断面図を示しており、１
は半導体基板、２は上記半導体基板１上に形成された酸
化膜、３は上記酸化膜２上に形成されたＡｌ配線、４は
上記Ａｌ配線３上にフォトリソグラフィ技術を用いてパ
ターンニングされたレジスト膜である。上記レジスト膜
４をマスクとして、ＨＢｒガスを含むエッチングガスを
用いて、上記酸化膜２上に蒸着したＡｌ合金膜（図示せ
ず）をドライエッチングすることにより、上記Ａｌ配線
３を形成している。このとき、レジスト残渣とエッチン
グ残渣からなる残渣物５がＡｌ配線３とレジスト膜４の
側壁に付着する。そして、図１（ｂ）に示すように、上
記レジスト膜４を酸素系プラズマを用いたレジストアッ
シング法により除去する。このとき、上記残渣物５は酸
素系プラズマでは除去されず、残渣物５の上側はＡｌ配
線３の中心に対して開くように変形されているだけであ
る。そして、上記半導体装置１０を弗化アンモニウムと
酢酸とを含む酸性溶液（弗化アンモニウム５重量％，酢
酸８０重量％）に１５秒間浸して、上記残渣物５を除去
した後、純水洗浄を行い乾燥する。なお、このときの上
記弗化アンモニウムと酢酸とを含む酸性溶液の温度は常
温である。

【００２５】このように、上記酸性溶液に含まれる弗化
アンモニウムおよび酢酸によって、レジスト残渣やエッ
チング残渣からなる残渣物の除去性がよくなるから、上
記Ａｌ配線３の側壁に付着した残渣物５を容易に除去す
ることができる。また、上記弗化アンモニウムと酢酸と
を含む酸性溶液は、上記酸化膜２やＡｌ配線３をエッチ
ングすることがほとんどなく、ダメージを少なくするこ
とができる。（第２実施例）図２はこの第２実施例の半導体装置２０
のドライエッチング後の断面図を示しており、１１は半
導体基板、１２は上記半導体基板１１上に形成されたＡ
ｌ合金膜、１３は上記Ａｌ合金膜１２上に形成された酸
化膜、１４は上記酸化膜１３上にパターンニングされた
レジスト膜である。上記レジスト膜１４をマスクとし
て、ＨＢｒガスを含むエッチングガスを用いてドライエ
ッチングし、酸化膜１３を貫通するバイアホール１６を
形成する。このとき、レジスト残渣やエッチング残渣か
らなる残渣物１５がバイアホール１６の側壁に付着す
る。そして、上記レジスト膜１４を酸素系プラズマを用
いたレジストアッシング法により除去するが、上記残渣
物１５はバイアホール１６の側壁に強固に付着して除去
されない。しかしながら、上記半導体装置２０を弗化ア
ンモニウムと酢酸とを含む酸性溶液（弗化アンモニウム
５重量％，酢酸８０重量％）に１５秒間浸すことによっ
て、上記残渣物１５を容易に除去することができる。（第３実施例）図３（ａ）はこの第３実施例の半導体装
置３０のドライエッチング後の断面図を示しており、２
１は半導体基板、２２は上記半導体基板２１上に形成さ
れた厚さ３０００Åの酸化膜、２３は上記酸化膜２２上
に形成されたＡｌ配線、２４は上記Ａｌ配線２３上にフ
ォトリソグラフィ技術を用いてパターンニングされたレ
ジスト膜である。上記酸化膜２２上に蒸着した厚さ５０
００ÅのＡｌＳｉ膜（図示せず）をレジスト膜２４をマ
スクとして、ＨＢｒガスを含むエッチングガスを用いて
ドライエッチングすることにより、上記Ａｌ配線２３を
形成している。なお、このときのドライエッチングの条
件は、ＨＢｒガス１００ｓｃｃｍ，圧力１０ｍＴｏｒ
ｒ，ＲＦパワー（高周波電力）１５０Ｗで５０％のオー
バーエッチを行う。このドライエッチングによって、レ
ジスト残渣とエッチング残渣からなる残渣物２５がＡｌ
配線２３とレジスト膜２４の側壁に付着する。そして、
図３（ｂ）に示すように、上記レジスト膜２４を酸素系
プラズマでアッシング（酸素ガス＋メチルアルコールガ
スの雰囲気中で１５０秒間行う。）することによって除
去する。このとき、上記残渣物２５は酸素系プラズマで
は除去されず、残渣物２５の上側はＡｌ配線２３の中心
に対して開くように変形されているだけである。そし
て、図３（ｃ）に示すように、上記半導体装置３０を２
重量％の弗化アンモニウムを含む水溶液に３０秒間浸し
た後、純水洗浄を行い乾燥すると、上記残渣物２５の表
面層は除去されるが、さらに残渣物２５が残る（エッチ
ング条件によっては、残渣物２５を除去できる場合もあ
るが、ほとんどの場合、残渣物２５は残る）。さらに、
Ｏ₂ガス１００ｓｃｃｍ，圧力２００ｍＴｏｒｒの条件
でドライアッシングを３００秒間行い、上記ドライエッ
チング後のアッシングでは除去できなかった残渣物２５
を除去する。なお、上記弗化アンモニウムを含む水溶液
のＡｌのエッチングレートは、温度によって変化するた
め温度管理が重要である。しかしながら、室温で上記水
溶液中に含まれる弗化アンモニウムの濃度を所定の範囲
に保つことによって、残渣物２５の除去に十分対応で
き、Ａｌ合金の溶け出すことのないエッチングレートが
得られる。

【００２６】このように、上記半導体装置３０を弗化ア
ンモニウムを含む水溶液で洗浄することによって、上記
ドライエッチングの際に硬化した残渣物２５の表面層が
除去されるから、その後のドライアッシングによってＡ
ｌ配線２３の側壁に付着した残渣物２５を容易に除去す
ることができる。

【００２７】さらに、ＴｉＮ膜／Ａｌ合金膜／ＴｉＮ膜
のような多層膜構造の半導体装置においては、ＴｉＮ膜
とＡｌ合金膜の標準電極電位の差が大きいので、水溶液
中の電池効果によってＡｌ合金が溶け出しやすいが、上
記弗化アンモニウムを含む溶液は、特にＡｌのエッチン
グレートが低いため、Ａｌ合金膜をエッチングすること
なく残渣物２５の硬化した表面層を除去できる。

【００２８】また、上記ＨＢｒガスを用いるドライエッ
チングは、従来のＢＣｌ₃またはＣｌ₂を用いたエッチン
グに比べ、レジストとＡｌ合金との選択比が２倍近く優
れている。しかしながら、上記ＨＢｒガスを用いたドラ
イエッチング後の残渣物の除去方法は従来確立していな
かったが、上記製造方法によって、ＨＢｒガスを用いた
ドライエッチング後の残渣物の除去方法を確立すること
ができた。

【００２９】上記第１，第２，第３実施例では、上記ド
ライエッチングにＨＢｒガスを含むエッチングガスを用
いたが、ＨＢｒガスを含まないエッチングガスを用いて
もよいのは勿論である。

【００３０】また、第１，第３実施例ではＡｌ合金膜、
第２実施例では酸化膜１３をドライエッチングしたが、
半導体基板上に形成されたＡｌ合金を含む多層膜の少な
くとも一部をドライエッチングしたものでもよい。

【００３１】また、上記第１，第２，第３実施例では、
上記レジスト膜４，１４，２４を酸素系プラズマを用い
たアッシングにより除去したが、除去する方法はこれに
限らず、溶剤等を用いて除去してもよいのは勿論であ
る。

【００３２】また、第１，第２実施例では、上記弗化ア
ンモニウムと酢酸とを含む酸性溶液は、弗化アンモニウ
ムの比率５重量％，酢酸の比率８０重量％を混合したも
のを用いたが、夫々の比率は弗化アンモニウムが０．１
〜１０重量％，酢酸が３０〜９０重量％の範囲の適宜な
比率にしてよい。また、酸性溶液はこれに限らず、上記
弗化アンモニウムを含む酸性溶液または弗化アンモニウ
ムと酢酸とを含む酸性溶液に弗化水素酸を混合したもの
でもよい。さらに、弗化アンモニウムおよび弗化水素酸
をエチレングリコール等に混合した酸性溶液を用いても
よい。

【００３３】また、上記第３実施例では、半導体基板上
２１に酸化膜２２とＡｌＳｉ膜をドライエッチングした
が、Ａｌ合金とＴｉＮとを含む多層膜の少なくとも一部
をドライエッチングしたものでもよい。

【００３４】また、上記第３実施例では、２重量％の弗
化アンモニウムを含む水溶液を用いたが、弗化アンモニ
ウムの比率は０．５〜１０重量％の範囲の適宜な比率に
してよい。

【００３５】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１の発
明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上のＡｌ合金
を含む膜をレジストをマスクとしてドライエッチングし
た後、残渣物を弗化アンモニウムを含む溶液で洗浄処理
することによって除去するものである。したがって、請
求項１の発明の半導体装置の製造方法によれば、この溶
液に含まれる弗化アンモニウムによって、残渣物の除去
性が従来に比して向上するから、上記Ａｌ合金を含む膜
をエッチングすることなく、上記残渣物を容易に除去す
ることができる。

【００３６】また、上記ドライエッチングにＨＢｒガス
を含むエッチングガスが用いられた場合、特に上記弗化
アンモニウムを含む溶液で洗浄処理することで、上記残
渣物を容易に除去することができる。

【００３７】また、上記残渣物を弗化アンモニウムを含
む溶液が酸性溶液である場合、上記残渣物の除去性が向
上して、残渣物を容易に除去できる。

【００３８】また、上記弗化アンモニウムを含む酸性溶
液に酢酸を含む場合、上記残渣物の除去性がさらに向上
して、残渣物を容易に除去できる。

【００３９】また、上記弗化アンモニウムを含む酸性溶
液または弗化アンモニウムと酢酸とを含む酸性溶液に弗
化水素酸を含む場合、上記残渣物の除去性が特によくな
るので、残渣物を容易に除去できる。

【００４０】また、上記酸性溶液が酢酸の比率が３０〜
９０重量％，弗化アンモニウムの比率が０．１〜１０重
量％である場合、上記Ａｌ合金を含む膜のダメージを特
に少なくして、残渣物を完全に除去できる。

【００４１】また、請求項７の発明の半導体装置の製造
方法は、請求項１または２の半導体装置の製造方法にお
いて、半導体基板上のＡｌ合金を含む膜をレジストをマ
スクとしてドライエッチングし、このドライエッチング
により生じた残渣物を弗化アンモニウムを含む溶液で洗
浄処理した後、ドライアッシングを行うものである。し
たがって、請求項７の発明の半導体装置の製造方法によ
れば、ドライエッチング後の硬化した残渣物の表面層を
弗化アンモニウムを含む溶液で除去した後、ドライアッ
シングによって残った残渣物を容易に除去できる。した
がって、従来に比してドライアッシングの残渣物の除去
性が向上するから、上記残渣物を容易に除去でき、か
つ、上記Ａｌ合金を含む膜をエッチングすることがな
い。

【００４２】また、上記半導体基板上に形成されたＡｌ
合金を含む膜は、Ａｌ合金とＴｉＮとを含む多層膜であ
る場合、Ａｌ合金が溶け出しやすい構造であっても、弗
化アンモニウムを含む溶液のＡｌのエッチングレートを
小さくし、Ａｌ合金を含む膜のダメージを少なくして、
残渣物を除去できる。

【００４３】また、上記弗化アンモニウムを含む溶液
は、弗化アンモニウムの比率が０．５〜１０重量％であ
る場合、上記Ａｌ合金を含む膜のダメージを特に少なく
して、残渣物を完全に除去できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は請求項１乃至４の発明の一実施
例の半導体装置のドライエッチング後の断面図であり、
図１（ｂ）はアッシング後の断面図である。

【図２】図２は請求項１乃至４の発明の他の実施例の
半導体装置のドライエッチング後の断面図である。

【図３】図３（ａ）は請求項７の発明の一実施例の半
導体装置のドライエッチング後の断面図であり、図３
（ｂ）はアッシング後の断面図であり、図３（ｃ）は弗
化アンモニウムを含む溶液に浸した後の断面図である。

【符号の説明】

１，１１…半導体基板、２，１３…酸化膜、３…Ａｌ配
線、４，１４…レジスト、５，１５…レジスト残渣物、
１２…Ａｌ合金膜、１６…バイアホール。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板上に形成されたＡｌ合金を含
む膜をレジストをマスクとしてドライエッチングした
後、残渣物を除去する半導体装置の製造方法において、上記残渣物を弗化アンモニウムを含む溶液で洗浄処理す
ることによって除去することを特徴とする半導体装置の
製造方法。
【請求項２】上記ドライエッチングにＨＢｒガスを含
むエッチングガスが用いられたことを特徴とする請求項
１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】上記弗化アンモニウムを含む溶液は、酸
性溶液であることを特徴とする請求項１または２に記載
の半導体装置の製造方法。
【請求項４】上記酸性溶液は、酢酸を含むことを特徴
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】上記酸性溶液は、弗化水素酸を含むこと
を特徴とする請求項３乃至４のいずれか一つに記載の半
導体装置の製造方法。
【請求項６】上記酸性溶液は、弗化アンモニウムの比
率が０．１〜１０重量％，酢酸の比率が３０〜９０重量
％であることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一
つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】上記残渣物を弗化アンモニウムを含む溶
液で洗浄処理した後、ドライアッシングを行うことを特
徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方
法。
【請求項８】上記半導体基板上に形成されたＡｌ合金
を含む膜は、Ａｌ合金とＴｉＮとを含む多層膜であるこ
とを特徴とする請求項１，２または７のいずれかの一つ
に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】上記弗化アンモニウムを含む溶液は、弗
化アンモニウムの比率が０．５〜１０重量％であること
を特徴とする請求項１，２，７または８のいずれか一つ
に記載の半導体装置の製造方法。