JPH11135490A - エッチング液及びそのエッチング液を用いた半導体装置の製造方法 - Google Patents
エッチング液及びそのエッチング液を用いた半導体装置の製造方法Info
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- JPH11135490A JPH11135490A JP31005697A JP31005697A JPH11135490A JP H11135490 A JPH11135490 A JP H11135490A JP 31005697 A JP31005697 A JP 31005697A JP 31005697 A JP31005697 A JP 31005697A JP H11135490 A JPH11135490 A JP H11135490A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）系の層間絶縁膜にコ
ンタクトホールやビアホールのような配線接続孔を形成
する際のウェットエッチングに用いるバッファードフッ
酸（ＢＨＦ）のエッチングレートを改善する。 【解決手段】フッ化アンモニウム（ＮＨ4 Ｆ）の濃度が
８〜２５wt％、フッ化水素（ＨＦ）の濃度が２〜１０wt
％のＢＨＦを用いる。 【効果】エッチングレートが向上することで、ＢＨＦの
加熱温度を低くすることができる。アンダーカットが少
なくなるので、配線接続孔の加工形状が良くなる。反応
生成物の溶解度が高くなるので、液寿命が長くなる。表
面張力が小さくなるので、より微細な配線接続孔の形成
が可能になる。
ンタクトホールやビアホールのような配線接続孔を形成
する際のウェットエッチングに用いるバッファードフッ
酸（ＢＨＦ）のエッチングレートを改善する。 【解決手段】フッ化アンモニウム（ＮＨ4 Ｆ）の濃度が
８〜２５wt％、フッ化水素（ＨＦ）の濃度が２〜１０wt
％のＢＨＦを用いる。 【効果】エッチングレートが向上することで、ＢＨＦの
加熱温度を低くすることができる。アンダーカットが少
なくなるので、配線接続孔の加工形状が良くなる。反応
生成物の溶解度が高くなるので、液寿命が長くなる。表
面張力が小さくなるので、より微細な配線接続孔の形成
が可能になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、半導体基
板の上に形成された酸化シリコン系の絶縁層にコンタク
トホールやビアホールのような配線接続孔を形成するた
めに用いて好適なエッチング液及びそのエッチング液を
用いた半導体装置の製造方法に関する。
板の上に形成された酸化シリコン系の絶縁層にコンタク
トホールやビアホールのような配線接続孔を形成するた
めに用いて好適なエッチング液及びそのエッチング液を
用いた半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の層間絶縁膜には、通常、シ
リコン基板表面の拡散層に配線層を接続するためのコン
タクトホールや上下配線層間を接続するためのビアホー
ルといった配線接続孔が形成される。
リコン基板表面の拡散層に配線層を接続するためのコン
タクトホールや上下配線層間を接続するためのビアホー
ルといった配線接続孔が形成される。
【０００３】例えば、図９に、上下配線層間を接続する
ためのビアホールの形成方法を示す。
ためのビアホールの形成方法を示す。
【０００４】まず、図９（ａ）に示すように、下層配線
層１の上に形成された層間絶縁膜２上にフォトレジスト
３を塗布し、フォトリソグラフィーにより、このフォト
レジスト３の所定位置に開口３ａを形成する。層間絶縁
膜２は、通常、ＢＰＳＧ（ホウ素及びリンを含有したシ
リケートガラス）やＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）
のような酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）系の材料で構成され
る。
層１の上に形成された層間絶縁膜２上にフォトレジスト
３を塗布し、フォトリソグラフィーにより、このフォト
レジスト３の所定位置に開口３ａを形成する。層間絶縁
膜２は、通常、ＢＰＳＧ（ホウ素及びリンを含有したシ
リケートガラス）やＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）
のような酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）系の材料で構成され
る。
【０００５】次に、図９（ｂ）に示すように、バッファ
ードフッ酸（ＢＨＦ）を用いたウェットエッチングによ
り、フォトレジスト３の開口３ａを通じて層間絶縁膜２
をエッチングし、層間絶縁膜２に下層配線層１に達する
貫通孔２ａを形成する。
ードフッ酸（ＢＨＦ）を用いたウェットエッチングによ
り、フォトレジスト３の開口３ａを通じて層間絶縁膜２
をエッチングし、層間絶縁膜２に下層配線層１に達する
貫通孔２ａを形成する。
【０００６】次に、図９（ｃ）に示すように、フォトレ
ジスト３をアッシング等により除去する。
ジスト３をアッシング等により除去する。
【０００７】次に、図９（ｄ）に示すように、貫通孔２
ａ内を含む層間絶縁膜２上の全面に上層配線材料４を形
成し、更に、その上に、フォトレジスト５を塗布する。
ａ内を含む層間絶縁膜２上の全面に上層配線材料４を形
成し、更に、その上に、フォトレジスト５を塗布する。
【０００８】次に、図９（ｅ）に示すように、フォトリ
ソグラフィーによりフォトレジスト５をパターニング
し、しかる後、そのパターニングされたフォトレジスト
５をエッチングマスクとして用いて、上層配線材料４を
ドライエッチングし、上層配線材料４を所望の上層配線
パターンに加工する。
ソグラフィーによりフォトレジスト５をパターニング
し、しかる後、そのパターニングされたフォトレジスト
５をエッチングマスクとして用いて、上層配線材料４を
ドライエッチングし、上層配線材料４を所望の上層配線
パターンに加工する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】酸化シリコン系の絶縁
膜をエッチングするために従来用いられているＢＨＦ
は、例えば、フッ化アンモニウム（ＮＨ4 Ｆ）の含有量
が約３５wt％、フッ化水素（ＨＦ）の含有量が約６．５
wt％と、比較的フッ化アンモニウムを高濃度に含有して
いた。
膜をエッチングするために従来用いられているＢＨＦ
は、例えば、フッ化アンモニウム（ＮＨ4 Ｆ）の含有量
が約３５wt％、フッ化水素（ＨＦ）の含有量が約６．５
wt％と、比較的フッ化アンモニウムを高濃度に含有して
いた。
【００１０】しかしながら、このフッ化アンモニウムを
高濃度に含有した従来のＢＨＦは、比較的表面張力が大
きいために、微細な穴に入り難く、この結果、従来のＢ
ＨＦを用いたウェットエッチングでは、近年の半導体装
置の微細化及び高集積化に伴う微細なコンタクトホール
やビアホールを良好な形状で形成することが困難になっ
てきた。
高濃度に含有した従来のＢＨＦは、比較的表面張力が大
きいために、微細な穴に入り難く、この結果、従来のＢ
ＨＦを用いたウェットエッチングでは、近年の半導体装
置の微細化及び高集積化に伴う微細なコンタクトホール
やビアホールを良好な形状で形成することが困難になっ
てきた。
【００１１】また、従来のＢＨＦは、エッチング時の反
応生成物の飽和溶解度が低いため、液寿命が短いという
問題も有った。
応生成物の飽和溶解度が低いため、液寿命が短いという
問題も有った。
【００１２】更に、従来のＢＨＦでは、ウェットエッチ
ングのエッチングレートを稼ぐために、エッチング液
を、例えば、約３５℃まで加熱する必要が有った。しか
しながら、フッ酸槽には通常の熱線ヒーターを用いるこ
とができず、熱交換器で加熱を行う必要が有るため、昇
温及び温度安定に時間がかかるという問題が有った。
ングのエッチングレートを稼ぐために、エッチング液
を、例えば、約３５℃まで加熱する必要が有った。しか
しながら、フッ酸槽には通常の熱線ヒーターを用いるこ
とができず、熱交換器で加熱を行う必要が有るため、昇
温及び温度安定に時間がかかるという問題が有った。
【００１３】そこで、本発明の目的は、例えば、微細な
コンタクトホールやビアホールでも良好な形状で形成す
ることが可能で、且つ、液寿命が比較的長く、更に、加
熱温度もそれ程高くしなくても良いエッチング液及びそ
のエッチング液を用いた半導体装置の製造方法を提供す
ることである。
コンタクトホールやビアホールでも良好な形状で形成す
ることが可能で、且つ、液寿命が比較的長く、更に、加
熱温度もそれ程高くしなくても良いエッチング液及びそ
のエッチング液を用いた半導体装置の製造方法を提供す
ることである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
本発明のエッチング液は、８〜２５重量％のフッ化アン
モニウムと、２〜１０重量％のフッ化水素とを含有して
いる。
本発明のエッチング液は、８〜２５重量％のフッ化アン
モニウムと、２〜１０重量％のフッ化水素とを含有して
いる。
【００１５】このエッチング液は、例えば、半導体基板
上の酸化シリコンを主成分とする絶縁層にコンタクトホ
ールやビアホールといった配線接続孔を形成するための
エッチングに用いて特に好適なものである。
上の酸化シリコンを主成分とする絶縁層にコンタクトホ
ールやビアホールといった配線接続孔を形成するための
エッチングに用いて特に好適なものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明を好ましい実施の形
態に従い説明する。
態に従い説明する。
【００１７】図１及び図２に、フッ化水素（ＨＦ）濃度
が約４．０wt％の時、及び、約６．５wt％の時のフッ化
アンモニウム（ＮＨ4 Ｆ）濃度によるウェットエッチン
グレートの変化を夫々示す。
が約４．０wt％の時、及び、約６．５wt％の時のフッ化
アンモニウム（ＮＨ4 Ｆ）濃度によるウェットエッチン
グレートの変化を夫々示す。
【００１８】各図の横軸がＮＨ4 Ｆ濃度〔wt％〕、縦軸
がウェットエッチングレート〔Å／sec 〕を夫々示す。
また、各図には、熱酸化法により形成したＳｉＯ2 膜を
約３０℃の温度でエッチングした場合（○）、熱酸化法
により形成したＳｉＯ2 膜を約３５℃の温度でエッチン
グした場合（●）、プラズマＣＶＤ法により形成したＴ
ＥＯＳ（以下、「ｐ−ＴＥＯＳ」と称する。）膜を約３
０℃の温度でエッチングした場合（◇）、及び、ｐ−Ｔ
ＥＯＳ膜を約３５℃の温度でエッチングした場合（◆）
を夫々示す。
がウェットエッチングレート〔Å／sec 〕を夫々示す。
また、各図には、熱酸化法により形成したＳｉＯ2 膜を
約３０℃の温度でエッチングした場合（○）、熱酸化法
により形成したＳｉＯ2 膜を約３５℃の温度でエッチン
グした場合（●）、プラズマＣＶＤ法により形成したＴ
ＥＯＳ（以下、「ｐ−ＴＥＯＳ」と称する。）膜を約３
０℃の温度でエッチングした場合（◇）、及び、ｐ−Ｔ
ＥＯＳ膜を約３５℃の温度でエッチングした場合（◆）
を夫々示す。
【００１９】これらの図から分かるように、いずれのデ
ータにおいても、ウェットエッチングレートは、ＮＨ4
Ｆ濃度が１５wt％の付近に極大値を持つ特性を示す。ま
た、ＨＦ濃度及びエッチング温度が夫々高くなるほど、
ウェットエッチングレートは上昇する。但し、ＨＦ濃度
が高くなるほど、ＮＨ4 Ｆ濃度によるウェットエッチン
グレートの変化量が大きくなる。
ータにおいても、ウェットエッチングレートは、ＮＨ4
Ｆ濃度が１５wt％の付近に極大値を持つ特性を示す。ま
た、ＨＦ濃度及びエッチング温度が夫々高くなるほど、
ウェットエッチングレートは上昇する。但し、ＨＦ濃度
が高くなるほど、ＮＨ4 Ｆ濃度によるウェットエッチン
グレートの変化量が大きくなる。
【００２０】なお、図示は省略するが、ＨＦ濃度が約
３．０wt％の時、約５．０wt％の時、及び、約８．０wt
％の時にもほぼ同様の結果が得られた。
３．０wt％の時、約５．０wt％の時、及び、約８．０wt
％の時にもほぼ同様の結果が得られた。
【００２１】そこで、これらの結果から、従来のＢＨＦ
におけるＮＨ4 Ｆ濃度約３５wt％よりも、ＮＨ4 Ｆ濃度
を１５wt％の付近に設定した方がウェットエッチングレ
ートは良くなることが分かる。即ち、ＮＨ4 Ｆ濃度は、
（１５±２）wt％の範囲に設定するのが最も好ましい。
また、このＮＨ4 Ｆ濃度は、１０〜２０wt％の範囲であ
れば、充分良好なウェットエッチングレートが得られ
る。更に、従来よりも高いウェットエッチングレートを
得るという目的では、８〜２５wt％の範囲のＮＨ4 Ｆ濃
度で充分である。
におけるＮＨ4 Ｆ濃度約３５wt％よりも、ＮＨ4 Ｆ濃度
を１５wt％の付近に設定した方がウェットエッチングレ
ートは良くなることが分かる。即ち、ＮＨ4 Ｆ濃度は、
（１５±２）wt％の範囲に設定するのが最も好ましい。
また、このＮＨ4 Ｆ濃度は、１０〜２０wt％の範囲であ
れば、充分良好なウェットエッチングレートが得られ
る。更に、従来よりも高いウェットエッチングレートを
得るという目的では、８〜２５wt％の範囲のＮＨ4 Ｆ濃
度で充分である。
【００２２】また、ＢＨＦ中のＮＨ4 Ｆ濃度を低くする
と、エッチング液の表面張力が小さくなるという効果も
有る。即ち、本発明のエッチング液は、従来のものに比
し、微細な穴に入り易く、従って、より微細なコンタク
トホールやビアホールを形成することが可能となる。
と、エッチング液の表面張力が小さくなるという効果も
有る。即ち、本発明のエッチング液は、従来のものに比
し、微細な穴に入り易く、従って、より微細なコンタク
トホールやビアホールを形成することが可能となる。
【００２３】図８に、フッ化アンモニウム（ＮＨ4 Ｆ）
濃度が約１５wt％の時のフッ化水素（ＨＦ）濃度による
ウェットエッチングレートの変化を示す。
濃度が約１５wt％の時のフッ化水素（ＨＦ）濃度による
ウェットエッチングレートの変化を示す。
【００２４】図中、横軸がＨＦ濃度〔wt％〕、縦軸がウ
ェットエッチングレート〔Å／sec〕を夫々示す。
ェットエッチングレート〔Å／sec〕を夫々示す。
【００２５】この図８から、ＨＦ濃度を高くすればする
ほど、ウェットエッチングレートが高くなることが分か
る（これと同様の傾向は、他のＮＨ4 Ｆ濃度でも生じ
る。）。しかし、上述したように、ＨＦ濃度が高いと、
ＮＨ4 Ｆ濃度によるウェットエッチングレートの変動幅
が大きくなる。このことは、ＮＨ4 Ｆの濃度分布によ
り、場所によるウェットエッチングレートのばらつきが
大きくなる虞が有ることを意味している。従って、これ
らのことを勘案すると、ＨＦ濃度は２〜１０wt％の範囲
であるのが好ましい。ＨＦ濃度が２wt％より小さいと、
ウェットエッチングレートが低くなり過ぎる虞が有り、
一方、ＨＦ濃度が１０wt％よりも大きいと、ＮＨ4 Ｆの
濃度分布によるウェットエッチングレートのばらつきが
大きくなり過ぎて、特に、大面積基板に対するエッチン
グ時に不具合の生じる虞が有る。このＨＦ濃度は、３〜
６wt％の範囲であるのがより好ましく、（５±０．５）
wt％の範囲であるのが最も好ましい。
ほど、ウェットエッチングレートが高くなることが分か
る（これと同様の傾向は、他のＮＨ4 Ｆ濃度でも生じ
る。）。しかし、上述したように、ＨＦ濃度が高いと、
ＮＨ4 Ｆ濃度によるウェットエッチングレートの変動幅
が大きくなる。このことは、ＮＨ4 Ｆの濃度分布によ
り、場所によるウェットエッチングレートのばらつきが
大きくなる虞が有ることを意味している。従って、これ
らのことを勘案すると、ＨＦ濃度は２〜１０wt％の範囲
であるのが好ましい。ＨＦ濃度が２wt％より小さいと、
ウェットエッチングレートが低くなり過ぎる虞が有り、
一方、ＨＦ濃度が１０wt％よりも大きいと、ＮＨ4 Ｆの
濃度分布によるウェットエッチングレートのばらつきが
大きくなり過ぎて、特に、大面積基板に対するエッチン
グ時に不具合の生じる虞が有る。このＨＦ濃度は、３〜
６wt％の範囲であるのがより好ましく、（５±０．５）
wt％の範囲であるのが最も好ましい。
【００２６】次に、図３を参照して、フッ化アンモニウ
ム（ＮＨ4 Ｆ）濃度とウェットエッチングファクタとの
関係を説明する。
ム（ＮＨ4 Ｆ）濃度とウェットエッチングファクタとの
関係を説明する。
【００２７】ここで、ウェットエッチングファクタは、
図３（ａ）に示すように、被エッチング材のアンダーカ
ット長ｘとそのアンダーカット部分のエッチング深さｙ
とにより、ｙ／ｘ＝ tanθr と定義する。即ち、このウ
ェットエッチングファクタは、エッチングによるアンダ
ーカットの程度を表し、このウェットエッチングファク
タが大きいほど、エッチングによるアンダーカットが少
なくて、良好な形状のエッチング穴が得られる。
図３（ａ）に示すように、被エッチング材のアンダーカ
ット長ｘとそのアンダーカット部分のエッチング深さｙ
とにより、ｙ／ｘ＝ tanθr と定義する。即ち、このウ
ェットエッチングファクタは、エッチングによるアンダ
ーカットの程度を表し、このウェットエッチングファク
タが大きいほど、エッチングによるアンダーカットが少
なくて、良好な形状のエッチング穴が得られる。
【００２８】なお、図３（ａ）において、６は被エッチ
ング材、例えば、ｐ−ＴＥＯＳ膜であり、７はフォトレ
ジストである。
ング材、例えば、ｐ−ＴＥＯＳ膜であり、７はフォトレ
ジストである。
【００２９】図３（ｂ）に、ｐ−ＴＥＯＳ膜６を約３０
℃の温度（□）及び約３５℃の温度（◇）で夫々エッチ
ングした時のＮＨ4 Ｆ濃度とウェットエッチングファク
タとの関係を示す。図中、横軸がＮＨ4 Ｆ濃度〔wt
％〕、縦軸がウェットエッチングファクタである。
℃の温度（□）及び約３５℃の温度（◇）で夫々エッチ
ングした時のＮＨ4 Ｆ濃度とウェットエッチングファク
タとの関係を示す。図中、横軸がＮＨ4 Ｆ濃度〔wt
％〕、縦軸がウェットエッチングファクタである。
【００３０】この図３（ｂ）の結果から、ＮＨ4 Ｆ濃度
が低くなるほどウェットエッチングファクタが大きくな
り、良好な形状のエッチングを行えることが分かる。従
って、例えば、アンダーカットを少なくして、良好な形
状の接続孔を得るためには、ＢＨＦ中のＮＨ4 Ｆ濃度は
できるだけ低くするのが好ましい。
が低くなるほどウェットエッチングファクタが大きくな
り、良好な形状のエッチングを行えることが分かる。従
って、例えば、アンダーカットを少なくして、良好な形
状の接続孔を得るためには、ＢＨＦ中のＮＨ4 Ｆ濃度は
できるだけ低くするのが好ましい。
【００３１】図４に、接続孔のアンダーカットが大きい
場合の不具合を示すが、層間絶縁膜８に形成される接続
孔９のアンダーカット部９ａが大きいと、その上に形成
されるアルミニウム（Ａｌ）等の金属又は合金からなる
配線層１０の表面がアンダーカット部９ａの形状に沿っ
て比較的大きく湾曲する。このため、配線層１０をパタ
ーニングする際、フォトレジスト１１を露光するための
光（紫外光）１２が、配線層１０の湾曲した表面で図示
の如くに乱反射し、いわゆるハレーションと呼ばれる現
象を生じる。この結果、フォトレジスト１１の露光形状
が、フォトマスク１２のパターンと一致しなくなり、形
状不良のフォトレジストパターンができる。そして、こ
の形状不良のフォトレジストパターンをエッチングマス
クとして用いて配線層１０をエッチング加工すると、得
られる配線層１０のパターンも不良となり、極端な場合
には、断線等の不具合を生じる。
場合の不具合を示すが、層間絶縁膜８に形成される接続
孔９のアンダーカット部９ａが大きいと、その上に形成
されるアルミニウム（Ａｌ）等の金属又は合金からなる
配線層１０の表面がアンダーカット部９ａの形状に沿っ
て比較的大きく湾曲する。このため、配線層１０をパタ
ーニングする際、フォトレジスト１１を露光するための
光（紫外光）１２が、配線層１０の湾曲した表面で図示
の如くに乱反射し、いわゆるハレーションと呼ばれる現
象を生じる。この結果、フォトレジスト１１の露光形状
が、フォトマスク１２のパターンと一致しなくなり、形
状不良のフォトレジストパターンができる。そして、こ
の形状不良のフォトレジストパターンをエッチングマス
クとして用いて配線層１０をエッチング加工すると、得
られる配線層１０のパターンも不良となり、極端な場合
には、断線等の不具合を生じる。
【００３２】従って、コンタクトホールやビアホールの
ような接続孔のエッチングでは、できるだけアンダーカ
ットを少なくして良好な形状のエッチングを行う必要が
有り、このためには、ＢＨＦ中のＮＨ4 Ｆ濃度をできる
だけ低くするのが好ましい。
ような接続孔のエッチングでは、できるだけアンダーカ
ットを少なくして良好な形状のエッチングを行う必要が
有り、このためには、ＢＨＦ中のＮＨ4 Ｆ濃度をできる
だけ低くするのが好ましい。
【００３３】図５に、エッチング温度によるウェットエ
ッチングファクタの変化を示す。図中、横軸が温度
〔℃〕、縦軸がウェットエッチングファクタを夫々示
す。
ッチングファクタの変化を示す。図中、横軸が温度
〔℃〕、縦軸がウェットエッチングファクタを夫々示
す。
【００３４】エッチング液としては、ＨＦ濃度が約５．
０wt％及びＮＨ4 Ｆ濃度が約１５．０wt％のＢＨＦを用
い、このＢＨＦに界面活性剤を添加したものとしないも
のとで夫々エッチングを行った。被エッチング材として
は、ｐ−ＴＥＯＳ（■及び□）とＢＰＳＧ（●及び○）
を夫々用いた。
０wt％及びＮＨ4 Ｆ濃度が約１５．０wt％のＢＨＦを用
い、このＢＨＦに界面活性剤を添加したものとしないも
のとで夫々エッチングを行った。被エッチング材として
は、ｐ−ＴＥＯＳ（■及び□）とＢＰＳＧ（●及び○）
を夫々用いた。
【００３５】また、図７に、エッチング温度によるウェ
ットエッチングレートの変化を示す。図中、横軸が温度
〔℃〕、縦軸がウェットエッチングレート〔Å／sec 〕
を夫々示す。
ットエッチングレートの変化を示す。図中、横軸が温度
〔℃〕、縦軸がウェットエッチングレート〔Å／sec 〕
を夫々示す。
【００３６】エッチング液としては、やはりＨＦ濃度が
約５．０wt％及びＮＨ4 Ｆ濃度が約１５．０wt％のＢＨ
Ｆを用い、このＢＨＦに界面活性剤を添加したものとし
ないものとで夫々エッチングを行った。被エッチング材
としては、熱酸化法により形成したＳｉＯ2 （●及び
○）とｐ−ＴＥＯＳ（■及び□）を夫々用いた。
約５．０wt％及びＮＨ4 Ｆ濃度が約１５．０wt％のＢＨ
Ｆを用い、このＢＨＦに界面活性剤を添加したものとし
ないものとで夫々エッチングを行った。被エッチング材
としては、熱酸化法により形成したＳｉＯ2 （●及び
○）とｐ−ＴＥＯＳ（■及び□）を夫々用いた。
【００３７】図５の結果を見ると、特に、ｐ−ＴＥＯＳ
のエッチングにおいて、エッチング温度を低くした方が
ウェットエッチングファクタが大きくなり、良好な形状
のエッチングを行えることが分かる。一方、図７の結果
では、エッチング温度が高いほど、ウェットエッチング
レートが高くなることが分かる。
のエッチングにおいて、エッチング温度を低くした方が
ウェットエッチングファクタが大きくなり、良好な形状
のエッチングを行えることが分かる。一方、図７の結果
では、エッチング温度が高いほど、ウェットエッチング
レートが高くなることが分かる。
【００３８】既述したように、ＢＨＦの液温度を高くす
るのは、装置上及びプロセス上の問題からあまり好まし
くない。従来は、ウェットエッチングレートを稼ぐため
に、液温度を約３５℃まで加熱する必要が有ったが、本
発明においては、ＢＨＦ中のＮＨ4 Ｆ濃度を調整するこ
とにより、既述したように、ウェットエッチングレート
そのものが向上するため、必ずしもエッチング液を加熱
する必要は無い。また、エッチング液を加熱する場合で
も、従来より低温、例えば、３０℃以下でも充分なウェ
ットエッチングレートが得られるため、その昇温に必要
な時間を短縮することができ、プロセス上有利になる。
また、低温でエッチングを行うと、エッチング液からの
水分の蒸発を少なくすることができ、その結果、ウェッ
トエッチングレートが安定化するという効果も有る。
るのは、装置上及びプロセス上の問題からあまり好まし
くない。従来は、ウェットエッチングレートを稼ぐため
に、液温度を約３５℃まで加熱する必要が有ったが、本
発明においては、ＢＨＦ中のＮＨ4 Ｆ濃度を調整するこ
とにより、既述したように、ウェットエッチングレート
そのものが向上するため、必ずしもエッチング液を加熱
する必要は無い。また、エッチング液を加熱する場合で
も、従来より低温、例えば、３０℃以下でも充分なウェ
ットエッチングレートが得られるため、その昇温に必要
な時間を短縮することができ、プロセス上有利になる。
また、低温でエッチングを行うと、エッチング液からの
水分の蒸発を少なくすることができ、その結果、ウェッ
トエッチングレートが安定化するという効果も有る。
【００３９】特に、図５の結果から分かるように、室温
に近い２０℃前後の温度でエッチングを行うと良好なウ
ェットエッチングファクタが得られるので好ましい。
に近い２０℃前後の温度でエッチングを行うと良好なウ
ェットエッチングファクタが得られるので好ましい。
【００４０】下表に、界面活性剤を添加しない場合と添
加した場合のウェットエッチングレートの面内均一性を
調べた結果を示す。
加した場合のウェットエッチングレートの面内均一性を
調べた結果を示す。
【００４１】エッチング液としては、ＨＦ濃度が約５．
０wt％及びＮＨ4 Ｆ濃度が約１５．０wt％のＢＨＦを用
いた。また、比較のために、界面活性剤を添加しない従
来のＢＨＦ（ＨＦ濃度約６．５wt％、ＮＨ4 Ｆ濃度約３
５．０wt％）での測定結果を併せて示した。また、被エ
ッチング材としては、シリコンウェハ上に形成したｐ−
ＴＥＯＳとＢＰＳＧを夫々用い、各ウェハ内におけるウ
ェットエッチングレートのばらつきを測定した。 界面活性剤不添加 界面活性剤添加 従来 ｐ−ＴＥＯＳ ３．６８％ ３．０４％ ６．０７％ ＢＰＳＧ ４．６１％ ３．１１％ ４．３０％
０wt％及びＮＨ4 Ｆ濃度が約１５．０wt％のＢＨＦを用
いた。また、比較のために、界面活性剤を添加しない従
来のＢＨＦ（ＨＦ濃度約６．５wt％、ＮＨ4 Ｆ濃度約３
５．０wt％）での測定結果を併せて示した。また、被エ
ッチング材としては、シリコンウェハ上に形成したｐ−
ＴＥＯＳとＢＰＳＧを夫々用い、各ウェハ内におけるウ
ェットエッチングレートのばらつきを測定した。 界面活性剤不添加 界面活性剤添加 従来 ｐ−ＴＥＯＳ ３．６８％ ３．０４％ ６．０７％ ＢＰＳＧ ４．６１％ ３．１１％ ４．３０％
【００４２】この結果から、本発明のエッチング液に界
面活性剤を添加することにより、ウェットエッチングレ
ートの面内均一性が向上することが分かる。
面活性剤を添加することにより、ウェットエッチングレ
ートの面内均一性が向上することが分かる。
【００４３】次に、図６を参照して、ＮＨ4 Ｆ濃度とエ
ッチング生成物の溶解度との関係を説明する。
ッチング生成物の溶解度との関係を説明する。
【００４４】ＢＨＦによりＳｉＯ2 系の膜をエッチング
すると、反応生成物として（ＮＨ4）2 ＳｉＦ6 を生じ
るが、図６に、ＮＨ4 Ｆ濃度によるその反応生成物（Ｎ
Ｈ4）2 ＳｉＦ6 の溶解度の変化を示す。図中、横軸が
ＮＨ4 Ｆ濃度〔wt％〕、縦軸が反応生成物（ＮＨ4 ）2
ＳｉＦ6 の溶解度を夫々示す。なお、反応生成物（ＮＨ
4 ）2 ＳｉＦ6 の溶解度は、１００ｇのＢＨＦ中に溶解
する（ＮＨ4 ）2 ＳｉＦ6 の量をｇ（グラム）で表した
ものである。また、このデータは、"IEEE Trans. Semic
on. Manuf. p26, 1991.2" に示されたものである。
すると、反応生成物として（ＮＨ4）2 ＳｉＦ6 を生じ
るが、図６に、ＮＨ4 Ｆ濃度によるその反応生成物（Ｎ
Ｈ4）2 ＳｉＦ6 の溶解度の変化を示す。図中、横軸が
ＮＨ4 Ｆ濃度〔wt％〕、縦軸が反応生成物（ＮＨ4 ）2
ＳｉＦ6 の溶解度を夫々示す。なお、反応生成物（ＮＨ
4 ）2 ＳｉＦ6 の溶解度は、１００ｇのＢＨＦ中に溶解
する（ＮＨ4 ）2 ＳｉＦ6 の量をｇ（グラム）で表した
ものである。また、このデータは、"IEEE Trans. Semic
on. Manuf. p26, 1991.2" に示されたものである。
【００４５】この図６から分かるように、反応生成物
（ＮＨ4 ）2 ＳｉＦ6 の溶解度は、ＢＨＦ中のＮＨ4 Ｆ
濃度が低くなるほど大きくなる。これは、相対的に水の
量が多くなるためで、このことから、本発明のエッチン
グ液は、従来のものと比べて、反応生成物（ＮＨ4 ）2
ＳｉＦ6 の溶解度が大きく、従って、液寿命が長くなる
ことが分かる。例えば、ＮＨ4 Ｆ濃度が約３５wt％の従
来のＢＨＦが約１日毎に交換する必要が有ったのに対
し、本発明の、例えば、ＮＨ4 Ｆ濃度が約１５wt％のも
のは、約３．５日毎に交換すれば充分である。
（ＮＨ4 ）2 ＳｉＦ6 の溶解度は、ＢＨＦ中のＮＨ4 Ｆ
濃度が低くなるほど大きくなる。これは、相対的に水の
量が多くなるためで、このことから、本発明のエッチン
グ液は、従来のものと比べて、反応生成物（ＮＨ4 ）2
ＳｉＦ6 の溶解度が大きく、従って、液寿命が長くなる
ことが分かる。例えば、ＮＨ4 Ｆ濃度が約３５wt％の従
来のＢＨＦが約１日毎に交換する必要が有ったのに対
し、本発明の、例えば、ＮＨ4 Ｆ濃度が約１５wt％のも
のは、約３．５日毎に交換すれば充分である。
【００４６】以上に説明した本発明のエッチング液は、
例えば、図９に示す接続孔（ビアホール）の形成に用い
て好適なものである。
例えば、図９に示す接続孔（ビアホール）の形成に用い
て好適なものである。
【００４７】即ち、まず、図９（ａ）に示すように、例
えば、多結晶シリコンやＡｌ−Ｃｕ合金等のアルミ系合
金からなる下層配線層１の上に形成された層間絶縁膜２
上にフォトレジスト３を塗布し、フォトリソグラフィー
により、このフォトレジスト３の所定位置に開口３ａを
形成する。層間絶縁膜２は、例えば、ＢＰＳＧやＴＥＯ
Ｓ又はＣＶＤ法で形成されたノンドープのＳｉＯ2 膜で
構成される。
えば、多結晶シリコンやＡｌ−Ｃｕ合金等のアルミ系合
金からなる下層配線層１の上に形成された層間絶縁膜２
上にフォトレジスト３を塗布し、フォトリソグラフィー
により、このフォトレジスト３の所定位置に開口３ａを
形成する。層間絶縁膜２は、例えば、ＢＰＳＧやＴＥＯ
Ｓ又はＣＶＤ法で形成されたノンドープのＳｉＯ2 膜で
構成される。
【００４８】次に、図９（ｂ）に示すように、本発明に
よる、例えば、ＨＦ濃度が約５．０wt％、ＮＨ4 Ｆ濃度
が約１５．０wt％で、約８００ｐｐｍの界面活性剤を添
加した液温約２５．０℃のＢＨＦを用いたウェットエッ
チングにより、フォトレジスト３の開口３ａを通じて層
間絶縁膜２をエッチングし、層間絶縁膜２に下層配線層
１に達する貫通孔２ａを形成する。
よる、例えば、ＨＦ濃度が約５．０wt％、ＮＨ4 Ｆ濃度
が約１５．０wt％で、約８００ｐｐｍの界面活性剤を添
加した液温約２５．０℃のＢＨＦを用いたウェットエッ
チングにより、フォトレジスト３の開口３ａを通じて層
間絶縁膜２をエッチングし、層間絶縁膜２に下層配線層
１に達する貫通孔２ａを形成する。
【００４９】この時、本発明によるＢＨＦでは、例え
ば、約２５．０℃の温度でも充分なウェットエッチング
レートを持つため、従来よりもＢＨＦの加熱及び温度安
定に必要な時間を短縮することができ、その結果、工程
のスループットが向上して、製造コストを下げることが
できる。また、エッチング時のアンダーカットが少なく
なるので、良好な形状の貫通孔２ａを形成することがで
き、その結果、後の上層配線のパターニング時の形状不
良を実質上殆ど無くすことができて、製造歩留りが向上
し、やはり製造コストを下げることができる。更に、エ
ッチング液を従来よりも多い回数繰り返し使用できるの
で、その材料コスト並びに保守及び交換に掛かるコスト
を低減することができて、やはり製品の製造コストを下
げることができる。しかも、本発明によるＢＨＦは、そ
の表面張力が小さいので、従来よりも微細な貫通孔２ａ
の形成が可能である。
ば、約２５．０℃の温度でも充分なウェットエッチング
レートを持つため、従来よりもＢＨＦの加熱及び温度安
定に必要な時間を短縮することができ、その結果、工程
のスループットが向上して、製造コストを下げることが
できる。また、エッチング時のアンダーカットが少なく
なるので、良好な形状の貫通孔２ａを形成することがで
き、その結果、後の上層配線のパターニング時の形状不
良を実質上殆ど無くすことができて、製造歩留りが向上
し、やはり製造コストを下げることができる。更に、エ
ッチング液を従来よりも多い回数繰り返し使用できるの
で、その材料コスト並びに保守及び交換に掛かるコスト
を低減することができて、やはり製品の製造コストを下
げることができる。しかも、本発明によるＢＨＦは、そ
の表面張力が小さいので、従来よりも微細な貫通孔２ａ
の形成が可能である。
【００５０】次に、図９（ｃ）に示すように、フォトレ
ジスト３をアッシング等により除去する。
ジスト３をアッシング等により除去する。
【００５１】次に、図９（ｄ）に示すように、貫通孔２
ａ内を含む層間絶縁膜２上の全面に、例えば、Ａｌ−Ｃ
ｕ合金等のアルミ系合金からなる上層配線材料４を形成
し、更に、その上に、フォトレジスト５を塗布する。
ａ内を含む層間絶縁膜２上の全面に、例えば、Ａｌ−Ｃ
ｕ合金等のアルミ系合金からなる上層配線材料４を形成
し、更に、その上に、フォトレジスト５を塗布する。
【００５２】次に、図９（ｅ）に示すように、フォトリ
ソグラフィーによりフォトレジスト５をパターニング
し、しかる後、そのパターニングされたフォトレジスト
５をエッチングマスクとして用いて、上層配線材料４を
ドライエッチングし、上層配線材料４を所望の上層配線
パターンに加工する。
ソグラフィーによりフォトレジスト５をパターニング
し、しかる後、そのパターニングされたフォトレジスト
５をエッチングマスクとして用いて、上層配線材料４を
ドライエッチングし、上層配線材料４を所望の上層配線
パターンに加工する。
【００５３】なお、この図９は、上下配線層間を接続す
るビアホールの例であるが、本発明は、シリコン基板等
の半導体基板の表面領域に設けられた拡散層に配線層を
接続するためのコンタクトホールを層間絶縁膜に形成す
る場合に適用しても好適なものである。
るビアホールの例であるが、本発明は、シリコン基板等
の半導体基板の表面領域に設けられた拡散層に配線層を
接続するためのコンタクトホールを層間絶縁膜に形成す
る場合に適用しても好適なものである。
【００５４】また、本発明のエッチング液は、上述のよ
うな配線接続孔を形成する場合に限らず、例えば、埋め
込み配線用の溝を層間絶縁膜に形成する場合等、種々の
目的でＳｉＯ2 系の絶縁膜をウェットエッチングする場
合に適用が可能である。
うな配線接続孔を形成する場合に限らず、例えば、埋め
込み配線用の溝を層間絶縁膜に形成する場合等、種々の
目的でＳｉＯ2 系の絶縁膜をウェットエッチングする場
合に適用が可能である。
【００５５】また、本発明のエッチング液は、例えば、
シリコン表面の自然酸化膜等を除去するためのいわゆる
洗浄工程にも用いることができる。従って、本発明の
「エッチング液」は、「洗浄液」を含んだ概念である。
シリコン表面の自然酸化膜等を除去するためのいわゆる
洗浄工程にも用いることができる。従って、本発明の
「エッチング液」は、「洗浄液」を含んだ概念である。
【００５６】
【発明の効果】本発明のエッチング液は、８〜２５重量
％のフッ化アンモニウムと、２〜１０重量％のフッ化水
素とを含有している。従って、例えば、半導体装置の層
間絶縁膜に配線接続孔を形成する際に、この本発明のエ
ッチング液を用いると、この本発明のエッチング液は、
従来より低い温度でも充分なウェットエッチングレート
を持つため、従来必要であったエッチング液の加熱及び
温度安定に必要な時間を短縮することができ、その結
果、工程のスループットが向上して、製造コストを下げ
ることができる。また、エッチング時のアンダーカット
が少なくなるので、良好な形状の配線接続孔を形成する
ことができ、その結果、後の上層配線のパターニング時
の形状不良を実質上殆ど無くすことができて、製造歩留
りが向上し、やはり製造コストを下げることができる。
更に、エッチング液を従来よりも多い回数繰り返し使用
できるので、その材料コスト並びに保守及び交換に掛か
るコストを低減することができて、やはり製品の製造コ
ストを下げることができる。しかも、本発明によるエッ
チング液は、従来のものに比較して、その表面張力が小
さいので、従来よりも微細な配線接続孔の形成が可能で
ある。
％のフッ化アンモニウムと、２〜１０重量％のフッ化水
素とを含有している。従って、例えば、半導体装置の層
間絶縁膜に配線接続孔を形成する際に、この本発明のエ
ッチング液を用いると、この本発明のエッチング液は、
従来より低い温度でも充分なウェットエッチングレート
を持つため、従来必要であったエッチング液の加熱及び
温度安定に必要な時間を短縮することができ、その結
果、工程のスループットが向上して、製造コストを下げ
ることができる。また、エッチング時のアンダーカット
が少なくなるので、良好な形状の配線接続孔を形成する
ことができ、その結果、後の上層配線のパターニング時
の形状不良を実質上殆ど無くすことができて、製造歩留
りが向上し、やはり製造コストを下げることができる。
更に、エッチング液を従来よりも多い回数繰り返し使用
できるので、その材料コスト並びに保守及び交換に掛か
るコストを低減することができて、やはり製品の製造コ
ストを下げることができる。しかも、本発明によるエッ
チング液は、従来のものに比較して、その表面張力が小
さいので、従来よりも微細な配線接続孔の形成が可能で
ある。
【図１】ＨＦ濃度が約４．０wt％の時のＮＨ4 Ｆ濃度に
よるウェットエッチングレートの変化を示すグラフであ
る。
よるウェットエッチングレートの変化を示すグラフであ
る。
【図２】ＨＦ濃度が約６．５wt％の時のＮＨ4 Ｆ濃度に
よるウェットエッチングレートの変化を示すグラフであ
る。
よるウェットエッチングレートの変化を示すグラフであ
る。
【図３】ＮＨ4 Ｆ濃度によるウェットエッチングファク
タの変化を説明するための概略断面図及びグラフであ
る。
タの変化を説明するための概略断面図及びグラフであ
る。
【図４】アンダーエッチングが大きい場合の不具合を示
す断面図である。
す断面図である。
【図５】温度によるウェットエッチングファクタの変化
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図６】ＮＨ4 Ｆ濃度による反応生成物（ＮＨ4 ）2 Ｓ
ｉＦ6 の溶解度の変化を示すグラフである。
ｉＦ6 の溶解度の変化を示すグラフである。
【図７】温度によるウェットエッチングレートの変化を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図８】ＮＨ4 Ｆ濃度が約１５wt％の時のＨＦ濃度によ
るウェットエッチングレートの変化を示すグラフであ
る。
るウェットエッチングレートの変化を示すグラフであ
る。
【図９】上下配線層間を接続するためのビアホールの形
成方法を工程順に示す断面図である。
成方法を工程順に示す断面図である。
１…下層配線層、２…層間絶縁膜、２ａ…貫通孔、３、
５…フォトレジスト、３ａ…開口、４…上層配線材料、
６…被エッチング材、７…フォトレジスト、８…層間絶
縁膜、９…接続孔、９ａ…アンダーカット部、１０…配
線層、１１…フォトレジスト、１２…光（紫外光）、１
３…フォトマスク
５…フォトレジスト、３ａ…開口、４…上層配線材料、
６…被エッチング材、７…フォトレジスト、８…層間絶
縁膜、９…接続孔、９ａ…アンダーカット部、１０…配
線層、１１…フォトレジスト、１２…光（紫外光）、１
３…フォトマスク
Claims (5)
- 【請求項１】 ８〜２５重量％のフッ化アンモニウム
と、２〜１０重量％のフッ化水素とを含有したエッチン
グ液。 - 【請求項２】 請求項１に記載のエッチング液を用い
て、半導体基板の上に形成された絶縁層をエッチングす
る、半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 酸化シリコンを主成分とする前記絶縁層
をエッチングする、請求項２に記載の半導体装置の製造
方法。 - 【請求項４】 前記エッチングにより、前記絶縁層に配
線接続用の接続孔を形成する、請求項３に記載の半導体
装置の製造方法。 - 【請求項５】 前記エッチングを３０℃以下の温度で行
う、請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31005697A JPH11135490A (ja) | 1997-10-24 | 1997-10-24 | エッチング液及びそのエッチング液を用いた半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31005697A JPH11135490A (ja) | 1997-10-24 | 1997-10-24 | エッチング液及びそのエッチング液を用いた半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11135490A true JPH11135490A (ja) | 1999-05-21 |
Family
ID=18000643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31005697A Withdrawn JPH11135490A (ja) | 1997-10-24 | 1997-10-24 | エッチング液及びそのエッチング液を用いた半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11135490A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005277384A (ja) * | 2004-03-22 | 2005-10-06 | Hynix Semiconductor Inc | 半導体素子の製造方法 |
| JP2006324209A (ja) * | 2005-05-20 | 2006-11-30 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 冷陰極素子の製造方法 |
| KR100703014B1 (ko) * | 2005-10-26 | 2007-04-06 | 삼성전자주식회사 | 실리콘 산화물 식각액 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법 |
-
1997
- 1997-10-24 JP JP31005697A patent/JPH11135490A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005277384A (ja) * | 2004-03-22 | 2005-10-06 | Hynix Semiconductor Inc | 半導体素子の製造方法 |
| JP2006324209A (ja) * | 2005-05-20 | 2006-11-30 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 冷陰極素子の製造方法 |
| KR100703014B1 (ko) * | 2005-10-26 | 2007-04-06 | 삼성전자주식회사 | 실리콘 산화물 식각액 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법 |
| US7351667B2 (en) | 2005-10-26 | 2008-04-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Etching solution for silicon oxide method of manufacturing a semiconductor device using the same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050104 |