JPH09148301A - 半導体装置の製造方法とエッチング液 - Google Patents
半導体装置の製造方法とエッチング液Info
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- JPH09148301A JPH09148301A JP31122995A JP31122995A JPH09148301A JP H09148301 A JPH09148301 A JP H09148301A JP 31122995 A JP31122995 A JP 31122995A JP 31122995 A JP31122995 A JP 31122995A JP H09148301 A JPH09148301 A JP H09148301A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】半導体装置の製造工程において、多層膜に開孔
したコンタクト孔の底部の酸化シリコン膜を除去するた
め、バッファードフッ酸で処理する場合、ホール側面に
凹凸が生じないようにする。 【解決手段】本発明のバッファードフッ酸はＮＨ4 Ｆ３
７重量％以上、ＨＦ０．５重量％以下ないし０．１重量
％以下の濃度を有している。 【効果】本発明により多層膜に開孔したコンタクト孔の
各膜に対するエッチングレートが等しく、かつエッチン
グレートが小さいため、コンタクトホール側面に凹凸を
生じず制御性のよい処理が可能となる。
したコンタクト孔の底部の酸化シリコン膜を除去するた
め、バッファードフッ酸で処理する場合、ホール側面に
凹凸が生じないようにする。 【解決手段】本発明のバッファードフッ酸はＮＨ4 Ｆ３
７重量％以上、ＨＦ０．５重量％以下ないし０．１重量
％以下の濃度を有している。 【効果】本発明により多層膜に開孔したコンタクト孔の
各膜に対するエッチングレートが等しく、かつエッチン
グレートが小さいため、コンタクトホール側面に凹凸を
生じず制御性のよい処理が可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法とエッチング液に関し、特に半導体基板上の絶縁性の
多層膜にコンタクト孔を形成した後の処理方法とその処
理に使用するエッチング液に関する。
法とエッチング液に関し、特に半導体基板上の絶縁性の
多層膜にコンタクト孔を形成した後の処理方法とその処
理に使用するエッチング液に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のバッファードフッ酸としては、特
公平３−１７３７２号公報に示されたＨＦ０．１〜１０
重量％，ＮＨ4 Ｆ１５〜４０重量％、残部が界面活性剤
を添加した水というものとまた、特公平３−４５５３３
号公報に示された、横軸にＨＦ濃度、縦軸にＮＨ4 Ｆ濃
度をとったグラフのＡ（ＨＦ６．１％，ＮＨ4 Ｆ３２．
５％）、Ｂ（ＨＦ５．１％，ＨＮ4 Ｆ１２．４％）、Ｃ
（ＨＦ５．９％，ＮＨ4Ｆ１０％）、Ｄ（ＨＦ７％，Ｎ
Ｈ4 Ｆ２６％）の４点を結んだ四角形の範囲内のＨＦ，
ＮＨ4 Ｆ、残部水でなるというものがある。
公平３−１７３７２号公報に示されたＨＦ０．１〜１０
重量％，ＮＨ4 Ｆ１５〜４０重量％、残部が界面活性剤
を添加した水というものとまた、特公平３−４５５３３
号公報に示された、横軸にＨＦ濃度、縦軸にＮＨ4 Ｆ濃
度をとったグラフのＡ（ＨＦ６．１％，ＮＨ4 Ｆ３２．
５％）、Ｂ（ＨＦ５．１％，ＨＮ4 Ｆ１２．４％）、Ｃ
（ＨＦ５．９％，ＮＨ4Ｆ１０％）、Ｄ（ＨＦ７％，Ｎ
Ｈ4 Ｆ２６％）の４点を結んだ四角形の範囲内のＨＦ，
ＮＨ4 Ｆ、残部水でなるというものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この、従来の濃度のバ
ッファードフッ酸を用いて、コンタクト孔開孔後の底部
の自然酸化膜を除去する工程を行うとする。
ッファードフッ酸を用いて、コンタクト孔開孔後の底部
の自然酸化膜を除去する工程を行うとする。
【０００４】たとえば、図３に示すように、熱酸化シリ
コン膜（シリコンを熱酸化した酸化シリコン膜）３、Ｂ
ＰＳＧ（ボロンリンケイ酸ガラス）４−１，４−２、常
圧ＣＶＤ酸化シリコン膜（常圧ＣＶＤ法で堆積した酸化
シリコン膜）５からなる多層膜に０．３５μｍ径のコン
タクト孔１を選択性のないドライエッチング法で開孔
し、その後処理を行うとすると、特公平３−４５５３３
号公報に示されたバッファードフッ酸では、エッチング
レートが、２０℃で熱酸化シリコン膜に対して８０〜１
００ｎｍ／ｍｉｎと速すぎ、形成済のコンタクト孔を拡
大してしまうためこの用途には適さない。特公平３−１
７３７２号公報に示されたバッファードフッ酸のうち、
たとえば１３０ＢＨＦ（ＨＦ１．６１％，ＮＨ4 Ｆ３
８．７％）を用いて処理を行うと、絶縁性多層膜の各膜
のエッチングレートの違いによって、コンタクト孔側面
に凹凸が生じる。
コン膜（シリコンを熱酸化した酸化シリコン膜）３、Ｂ
ＰＳＧ（ボロンリンケイ酸ガラス）４−１，４−２、常
圧ＣＶＤ酸化シリコン膜（常圧ＣＶＤ法で堆積した酸化
シリコン膜）５からなる多層膜に０．３５μｍ径のコン
タクト孔１を選択性のないドライエッチング法で開孔
し、その後処理を行うとすると、特公平３−４５５３３
号公報に示されたバッファードフッ酸では、エッチング
レートが、２０℃で熱酸化シリコン膜に対して８０〜１
００ｎｍ／ｍｉｎと速すぎ、形成済のコンタクト孔を拡
大してしまうためこの用途には適さない。特公平３−１
７３７２号公報に示されたバッファードフッ酸のうち、
たとえば１３０ＢＨＦ（ＨＦ１．６１％，ＮＨ4 Ｆ３
８．７％）を用いて処理を行うと、絶縁性多層膜の各膜
のエッチングレートの違いによって、コンタクト孔側面
に凹凸が生じる。
【０００５】図２は、このバッファードフッ酸で３０秒
間処理した時のコンタクト孔を示したものであるが、各
酸化シリコン系膜のエッチングレートの差により、側面
に１０〜２０ｎｍの凹凸が生じている。このため、この
後コンタクト孔にスパッタで金属配線用の金属膜を被着
しようとした場合、凹凸部で段切れを起こし導通不良と
なったり、ＣＶＤ法によりコンタクト孔を導電膜で埋込
んでプラグコンタクトを形成する場合ボイドの発生する
原因となったりするという問題点があった。
間処理した時のコンタクト孔を示したものであるが、各
酸化シリコン系膜のエッチングレートの差により、側面
に１０〜２０ｎｍの凹凸が生じている。このため、この
後コンタクト孔にスパッタで金属配線用の金属膜を被着
しようとした場合、凹凸部で段切れを起こし導通不良と
なったり、ＣＶＤ法によりコンタクト孔を導電膜で埋込
んでプラグコンタクトを形成する場合ボイドの発生する
原因となったりするという問題点があった。
【０００６】従って本発明の目的は、酸化シリコン系絶
縁膜を少なくとも２種類含む多層膜に設けられたコンタ
クト孔底部の自然酸化膜を前記コンタクト孔側面に凹凸
が発生するのを抑制しつつ除去できる半導体装置の製造
方法とエッチング液を提供することにある。
縁膜を少なくとも２種類含む多層膜に設けられたコンタ
クト孔底部の自然酸化膜を前記コンタクト孔側面に凹凸
が発生するのを抑制しつつ除去できる半導体装置の製造
方法とエッチング液を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、少なくとも２種類の酸化シリコン系絶縁膜を
含む多層膜を半導体基板上に形成し、前記多層膜にコン
タクト孔を形成して前記半導体基板を露出させる工程
と、しかる後前記露出面の自然酸化膜を除去する工程と
を有する半導体装置の製造方法において、０重量％超
過、０．５重量％以下のＨＦ、少なくとも３７重量％の
ＮＨ4 Ｆ及び残部水からなるエッチング液を用いて前記
自然酸化膜を除去するというものである。
造方法は、少なくとも２種類の酸化シリコン系絶縁膜を
含む多層膜を半導体基板上に形成し、前記多層膜にコン
タクト孔を形成して前記半導体基板を露出させる工程
と、しかる後前記露出面の自然酸化膜を除去する工程と
を有する半導体装置の製造方法において、０重量％超
過、０．５重量％以下のＨＦ、少なくとも３７重量％の
ＮＨ4 Ｆ及び残部水からなるエッチング液を用いて前記
自然酸化膜を除去するというものである。
【０００８】この場合、多層膜を熱酸化シリコン膜、Ｂ
ＰＳＧ膜および常圧ＣＶＤ酸化シリコン膜のうち少なく
とも２種類を含んで形成することができる。又、エッチ
ング液に界面活性剤を添加してもよい。
ＰＳＧ膜および常圧ＣＶＤ酸化シリコン膜のうち少なく
とも２種類を含んで形成することができる。又、エッチ
ング液に界面活性剤を添加してもよい。
【０００９】本発明のエッチング液は、０重量％超過、
０．１重量％以下のＨＦ、少なくとも３７重量％のＮＨ
4 Ｆ及び残部水からなることを特徴とする酸化シリコン
系絶縁膜用のエッチング液である。
０．１重量％以下のＨＦ、少なくとも３７重量％のＮＨ
4 Ｆ及び残部水からなることを特徴とする酸化シリコン
系絶縁膜用のエッチング液である。
【００１０】この場合、界面活性剤を添加してもよい。
【００１１】ＨＦ濃度が０．５重量％以下と低く、ＮＨ
4 Ｆ濃度が３７％以上と高いので緩衝作用が強く各種の
酸化シリコン系絶縁膜に対するエッチングレートの差を
１ｎｍ／ｍｉｎ以下となる。
4 Ｆ濃度が３７％以上と高いので緩衝作用が強く各種の
酸化シリコン系絶縁膜に対するエッチングレートの差を
１ｎｍ／ｍｉｎ以下となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は各種酸化シリコン系絶縁膜
のバッファードフッ酸によるエッチングレートを示すグ
ラフである。すなわち図１（ａ）はＨＦの濃度を０．０
８重量％に保ち、ＮＨ4 Ｆ濃度を変化させたときのグラ
フ、図１（ｂ）はＮＨ4 Ｆの濃度を３７重量％に保ち、
ＨＦ濃度を変化させたときのグラフである。いずれの場
合も残部は水である。ＢＰＳＧ膜のリン濃度は４．５モ
ル％、ボロン濃度は１０．５％、常圧ＣＶＤ酸化シリコ
ン膜の成膜温度は４００℃である。この実験結果からす
ると、０重量％超過、０．５重量％以下のＨＦ、少なく
とも３７％重量％のＮＨ4 及び残部水からなるエッチン
グ液に対するエッチレート差は１ｎｍ／ｍｉｎ以下にな
り、更にＨＦの濃度を０．１重量％以下にすると０．１
ｎｍ／ｍｉｎ以下になることが判る。ＮＨ4 Ｆの濃度の
上限は、溶解度とその温度依存性を考慮すると４０重量
％がせいぜいである。
のバッファードフッ酸によるエッチングレートを示すグ
ラフである。すなわち図１（ａ）はＨＦの濃度を０．０
８重量％に保ち、ＮＨ4 Ｆ濃度を変化させたときのグラ
フ、図１（ｂ）はＮＨ4 Ｆの濃度を３７重量％に保ち、
ＨＦ濃度を変化させたときのグラフである。いずれの場
合も残部は水である。ＢＰＳＧ膜のリン濃度は４．５モ
ル％、ボロン濃度は１０．５％、常圧ＣＶＤ酸化シリコ
ン膜の成膜温度は４００℃である。この実験結果からす
ると、０重量％超過、０．５重量％以下のＨＦ、少なく
とも３７％重量％のＮＨ4 及び残部水からなるエッチン
グ液に対するエッチレート差は１ｎｍ／ｍｉｎ以下にな
り、更にＨＦの濃度を０．１重量％以下にすると０．１
ｎｍ／ｍｉｎ以下になることが判る。ＮＨ4 Ｆの濃度の
上限は、溶解度とその温度依存性を考慮すると４０重量
％がせいぜいである。
【００１３】次に、本発明の半導体装置の製造方法の一
実施の形態について述べる。
実施の形態について述べる。
【００１４】図２に示すように、Ｓｉ基板２表面に、熱
酸化シリコン膜（例えばＭＯＳトランジスタのドレイン
領域の表面を覆っているものとする）、ＢＰＳＧ膜４−
１、常圧ＣＶＤ酸化シリコン膜（常圧ＣＶＤ法により形
成した酸化シリコン膜）５、ＢＰＳＧ膜４−２を順次に
形成し、これらの酸化シリコン系絶縁膜に対して選択性
のないドライエッチング法により、０．３５μｍ径（設
計ルール０．３５μｍ）のコンタクト孔１Ａを形成し、
Ｓｉ基板１を露出させる。このときＳｉ基板１の表面は
多少削られる。次に、ドライエッチング装置から取り出
し、次の配線層形成までの間、空気中に放置される。配
線層形成の直前に、Ｓｉ基板面の自然酸化膜を除去する
のにＨＦ濃度が０．５重量％、ＮＨ4 Ｆ濃度が３７重量
％、残部水でなるバッファードフッ酸を使用する。自然
酸化膜の厚さは放置される時間等によって異なっている
が約１〜２ｎｍであり、３分〜５分程度で除去できる。
従って、コンタクト孔１Ａの側面の凹凸は５ｎｍ以下に
抑制される。これはコンタクト孔径に比較して十分に小
さいので配線層を形成する場合の段切れや導通不良もし
くは埋込みプラグ形成時のボイドの発生は若しく減少す
る。
酸化シリコン膜（例えばＭＯＳトランジスタのドレイン
領域の表面を覆っているものとする）、ＢＰＳＧ膜４−
１、常圧ＣＶＤ酸化シリコン膜（常圧ＣＶＤ法により形
成した酸化シリコン膜）５、ＢＰＳＧ膜４−２を順次に
形成し、これらの酸化シリコン系絶縁膜に対して選択性
のないドライエッチング法により、０．３５μｍ径（設
計ルール０．３５μｍ）のコンタクト孔１Ａを形成し、
Ｓｉ基板１を露出させる。このときＳｉ基板１の表面は
多少削られる。次に、ドライエッチング装置から取り出
し、次の配線層形成までの間、空気中に放置される。配
線層形成の直前に、Ｓｉ基板面の自然酸化膜を除去する
のにＨＦ濃度が０．５重量％、ＮＨ4 Ｆ濃度が３７重量
％、残部水でなるバッファードフッ酸を使用する。自然
酸化膜の厚さは放置される時間等によって異なっている
が約１〜２ｎｍであり、３分〜５分程度で除去できる。
従って、コンタクト孔１Ａの側面の凹凸は５ｎｍ以下に
抑制される。これはコンタクト孔径に比較して十分に小
さいので配線層を形成する場合の段切れや導通不良もし
くは埋込みプラグ形成時のボイドの発生は若しく減少す
る。
【００１５】なお、３００〜５００℃で成膜した常圧Ｃ
ＶＤ酸化シリコン膜、リン濃度２モル％〜７モル％、ボ
ロン濃度６モル％〜１５％のＢＰＳＧ膜を含む多層膜に
コンタクト孔を設ける場合についても、本実施の形態に
準じる結果が得られた。更に、本実施の形態に含まれな
いＰＳＧ膜や高温酸化シリコン膜（ＨＴＯ膜）などその
他の酸化シリコン系絶縁膜を含む多層膜であっても、従
来例に比べてコンタクト孔側面の凹凸を少なくできるこ
とは明白である。又、バッファードフッ酸に界面活性剤
を添加することは普通に行なわれているが、本発明の場
合にもそうしてもよい。その場合の界面活性剤として
は、公知のもの、例えば特公平３−１７３７２号公報に
記載されているものを使用できる。すなわち、脂肪族カ
ルボン酸Ｃn Ｈ2n+1Ｃ００Ｈ（ｎは５〜１１の整数）、
脂肪族カルボン酸の塩Ｃn Ｈ2n+1Ｃ００ＮＨ3 Ｒ（ｎは
５〜１１の整数、Ｒは水素原子または炭素数５〜１０の
アルキル基）、脂肪族アミンＣm Ｈ2m+1ＮＨ2 （ｍは７
〜１４の整数）又は脂肪族アルコールＣn Ｈ2n+1ＯＨ
（ｎは６〜１２の整数）もしくはこれらの混合物である
界面活性剤を使用できる。添加量は１０〜１００００ｐ
ｐｍが適当である。
ＶＤ酸化シリコン膜、リン濃度２モル％〜７モル％、ボ
ロン濃度６モル％〜１５％のＢＰＳＧ膜を含む多層膜に
コンタクト孔を設ける場合についても、本実施の形態に
準じる結果が得られた。更に、本実施の形態に含まれな
いＰＳＧ膜や高温酸化シリコン膜（ＨＴＯ膜）などその
他の酸化シリコン系絶縁膜を含む多層膜であっても、従
来例に比べてコンタクト孔側面の凹凸を少なくできるこ
とは明白である。又、バッファードフッ酸に界面活性剤
を添加することは普通に行なわれているが、本発明の場
合にもそうしてもよい。その場合の界面活性剤として
は、公知のもの、例えば特公平３−１７３７２号公報に
記載されているものを使用できる。すなわち、脂肪族カ
ルボン酸Ｃn Ｈ2n+1Ｃ００Ｈ（ｎは５〜１１の整数）、
脂肪族カルボン酸の塩Ｃn Ｈ2n+1Ｃ００ＮＨ3 Ｒ（ｎは
５〜１１の整数、Ｒは水素原子または炭素数５〜１０の
アルキル基）、脂肪族アミンＣm Ｈ2m+1ＮＨ2 （ｍは７
〜１４の整数）又は脂肪族アルコールＣn Ｈ2n+1ＯＨ
（ｎは６〜１２の整数）もしくはこれらの混合物である
界面活性剤を使用できる。添加量は１０〜１００００ｐ
ｐｍが適当である。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のバッファ
ードフッ酸は、各種の酸化シリコン系絶縁膜については
ほぼ等しいエッチングレートを持ち、かつエッチングレ
ートが充分小さいため、コンタクト孔側面にできる凹凸
を抑制しつつ制御性のよいエッチングが可能である。こ
れによって、コンタクト部での配線の導通不良や、コン
タクト孔埋込み時のボイド等を防ぐことができ、半導体
装置の信頼性向上につながるという効果を有する。
ードフッ酸は、各種の酸化シリコン系絶縁膜については
ほぼ等しいエッチングレートを持ち、かつエッチングレ
ートが充分小さいため、コンタクト孔側面にできる凹凸
を抑制しつつ制御性のよいエッチングが可能である。こ
れによって、コンタクト部での配線の導通不良や、コン
タクト孔埋込み時のボイド等を防ぐことができ、半導体
装置の信頼性向上につながるという効果を有する。
【図１】本発明について説明するためのバッファードフ
ッ酸のエッチングレートのＮＨ4 Ｆ濃度依存性を示すグ
ラフ（図１（ａ））及びＨＦ濃度依存性を示すグラフ
（図１（ｂ））である。
ッ酸のエッチングレートのＮＨ4 Ｆ濃度依存性を示すグ
ラフ（図１（ａ））及びＨＦ濃度依存性を示すグラフ
（図１（ｂ））である。
【図２】本発明の半導体装置の製造方法について説明す
るための断面図である。
るための断面図である。
【図３】従来例の問題点の説明に使用する断面図であ
る。
る。
１，１Ａ コンタクト孔 ２ Ｓｉ基板 ３ 熱酸化シリコン膜 ４−１，４−２ ＢＰＳＧ膜 ５ 常圧ＣＶＤ酸化シリコン膜
Claims (5)
- 【請求項１】 少なくとも２種類の酸化シリコン系絶縁
膜を含む多層膜を半導体基板上に形成し、前記多層膜に
コンタクト孔を形成して前記半導体基板を露出させる工
程と、しかる後前記露出面の自然酸化膜を除去する工程
とを有する半導体装置の製造方法において、０重量％超
過、０．５重量％以下のＨＦ、少なくとも３７重量％の
ＮＨ4 Ｆ及び残部水からなるエッチング液を用いて前記
自然酸化膜を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】 熱酸化シリコン膜、ＢＰＳＧ膜および常
圧ＣＶＤ酸化シリコン膜のうち少なくとも２種類を含む
多層膜である請求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 エッチング液に界面活性剤が添加されて
いる請求項１又は２記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 ０重量％超過、０．１重量％以下のＨ
Ｆ、少なくとも３７重量％のＮＨ4 Ｆ及び残部水からな
ることを特徴とする酸化シリコン系絶縁膜用のエッチン
グ液。 - 【請求項５】 界面活性剤が添加されている請求項４記
載のエッチング液。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31122995A JPH09148301A (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | 半導体装置の製造方法とエッチング液 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31122995A JPH09148301A (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | 半導体装置の製造方法とエッチング液 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09148301A true JPH09148301A (ja) | 1997-06-06 |
Family
ID=18014654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31122995A Pending JPH09148301A (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | 半導体装置の製造方法とエッチング液 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09148301A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998009320A1 (fr) * | 1996-08-28 | 1998-03-05 | Stella Chemifa Kabushiki Kaisha | Traitement de surface pour micro-usinage |
| KR100439103B1 (ko) * | 2002-07-16 | 2004-07-05 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자 제조방법 |
| US7052627B1 (en) * | 1998-11-24 | 2006-05-30 | Daikin Industries, Ltd. | Etching solution, etched article and method for etched article |
| CN104779198A (zh) * | 2015-04-22 | 2015-07-15 | 上海华力微电子有限公司 | 一种连接孔的形成方法 |
-
1995
- 1995-11-29 JP JP31122995A patent/JPH09148301A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998009320A1 (fr) * | 1996-08-28 | 1998-03-05 | Stella Chemifa Kabushiki Kaisha | Traitement de surface pour micro-usinage |
| US6027571A (en) * | 1996-08-28 | 2000-02-22 | Stella Chemifa Kabushiki Kaisha | Surface treatment for micromachining |
| US7052627B1 (en) * | 1998-11-24 | 2006-05-30 | Daikin Industries, Ltd. | Etching solution, etched article and method for etched article |
| KR100439103B1 (ko) * | 2002-07-16 | 2004-07-05 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자 제조방법 |
| CN104779198A (zh) * | 2015-04-22 | 2015-07-15 | 上海华力微电子有限公司 | 一种连接孔的形成方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990330 |