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Dokumentenidentifikation DE69425643T2 08.02.2001
EP-Veröffentlichungsnummer 0662705
Titel Reinigungsmittel für Halbleiter-Anordnung und Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-Anordnung
Anmelder Mitsubishi Gas Chemical Co., Inc., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Aoyama, Tetsuo, Niigata-shi, Niigata-ken, JP;
Nakano, Rieko, Niigata-shi, Niigata-ken, JP;
Fukuda, Hideki, Niigata-shi, Niigata-ken, JP;
Goto, Hideo, Inashiki-gun, Ibaraki-ken, JP
Vertreter Gille Hrabal Struck Neidlein Prop Roos, 40593 Düsseldorf
DE-Aktenzeichen 69425643
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT, NL
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 29.12.1994
EP-Aktenzeichen 941208886
EP-Offenlegungsdatum 12.07.1995
EP date of grant 23.08.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.02.2001
IPC-Hauptklasse H01L 21/321
IPC-Nebenklasse H01L 21/306   

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Reinigungsmittel zum Abziehen eines Schutzablagerungsfilms, das in einem Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung verwendet wird, und ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung.

2. Beschreibung des Stands der Technik

Im Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung wurde eine Ätzherstellungstechnologie unter Verwendung einer chemischen Reaktion als Verfahren zur Bildung einer Verdrahtungsstruktur auf einem Halbleitersubstrat durch Verwendung eines leitfähigen Materials verwendet.

Im allgemeinen wurde ein Verfahren durchgeführt, bei dem zuerst eine Maskenherstellungstechnologie durch Photoresist angewendet wurde und dann ein nicht maskierter Bereich unter Verwendung einer Chemikalie oder eines reaktiven Gases entfernt wurde.

EP-A-0 496 229 lehrt die Verwendung von naß-chemischen Ätzlösungen, umfassend Fluorwasserstoff in Kombination mit quaternären Stickstoffverbindungen, bei denen eine der Seitenketten aus 6 bis 18 Kohlenstoffatomen besteht.

In neueren Halbleiterindustrien, die einen hohen Integrationsgrad anstreben, ist die Fabrikation für mikroskopische Bearbeitung erforderlich. Insbesondere stieg die Nachfrage nach der Herstellung von Metallfilmverdrahtungen mehr und mehr, und gegenwärtig wird eine Fabrikationstechnik mit dem Ziel einer Genauigkeit von innerhalb 0,5 um für Halbleitervorrichtungen nachgefragt.

Um diesen Zweck zu erreichen, besteht ein Bedarf zur Verbesserung der Fabrikationsgenauigkeit des Photoresists und auch zur Verbesserung der Trocken-Ätz- Technik zur Entfernung des nicht maskierten Bereichs. Besonders unter Bezug auf den Photoresist werden nicht nur übliche Einzelschicht-Resists vom positiven oder negativen Typ verwendet, sondern auch Multischicht-Resists unter Verwendung einer Kombination eines solchen Resists und eines anderen Harzes.

In der Trocken-Ätz-Technik wurde darüber hinaus das anisotrope Ätzen mit der Etablierung einer Technik für Seitenwand-Schutzablagerungsfilme unter Verwendung des Photoresists und reaktiver Gase vorangetrieben, wodurch fortgeschritteneres selektives Ätzen durchgeführt wurde.

Als Nachteil, der die Etablierung solcher Techniken begleitet, werden extreme Schwierigkeiten beim Verfahren zur Entfernung der Seitenwand-Schutz- Ablagerungsfilme und Korrosion der Metallverdrahtungsmaterialien genannt. Falls der Seitenwand-Schutzablagerungsfilm nicht ausreichend entfernt wurde, reagieren Radikale oder Ionen im Reaktionsgas, die in die Seitenwand-Schutzablagerungsfilme aufgenommen wurden, mit absorbierter Feuchtigkeit und bilden eine Säure, wenn sie nach Beendigung des Ätzens an der Luft stehengelassen werden. Die resultierende Säure korrodiert die Verdrahtungsmaterialien und bringt einen bedeutsamen negativen Effekt hervor wie einen Anstieg in Widerstand und Drahtablösungen. Ein solches Phänomen trifft besonders häufig auf bei Aluminium und Aluminiumlegierungen, die allgemein als Verdrahtungsmaterial verwendet werden.

Zur Verhinderung dieser Korrosion wurde ein Verfahren angewendet, bei dem Chlorradikale oder -ionen durch Waschen mit ultrareinem Wasser während einer langen Zeit nach dem Trocken-Ätzen weggewaschen werden. Es ist jedoch extrem schwierig, Chlorionen oder -radikale aus dem Seitenwand-Schutzablagerungsfilm durch diese Methode vollständig zu entfernen, so daß die Gefahr der Korrosion nicht vollständig ausgeschlossen werden kann. Dementsprechend ist es unabdingbar, den Seitenwand- Schutzablagerungsfilm vollständig zu entfernen, um die Korrosion gründlich zu verhindern.

Zur Entfernung eines solchen Seitenwand-Schutzablagerungsfilms wurde ein Resist- Reinigungsmittel verwendet, das aus einem sauren organischen Lösungsmittel oder einem alkalischen organischen Lösungsmittel aufgebaut ist.

Als Resist-Reinigungsmittel, das aus dem organischen sauren Lösungsmittel aufgebaut ist, wird im allgemeinen ein Reinigungsmittel verwendet, das hergestellt wird durch Zugabe einer phenolischen Verbindung, eines Chloro-Lösungsmittels oder eines aromatischen Kohlenwasserstoffs zu Alkylbenzylsulfonsäure. Die Verwendung dieses Reinigungsmittels kann den Seitenwand-Schutzablagerungsfilm jedoch nicht vollständig entfernen, sogar mit einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 100ºC oder höher. Da darüber hinaus das Resist-Reinigungsmittel, das aus dem sauren organischen Lösungsmittel aufgebaut ist, wenig löslich in Wasser ist, ist es notwendig, nach der Entfernungsoperation mit einem mit Wasser kompatiblen organischen Lösungsmittel wie Isopropanol zu reinigen und dann mit Wasser zu waschen, was jedoch das Verfahren verkompliziert.

Andererseits ist es auch einigermaßen schwierig, den Seitenwand-Schutzablagerungsfilm durch Verwendung des Resist-Reinigungsmittels zu entfernen, das aus dem alkalischen organischen Lösungsmittel aufgebaut ist, sogar durch Erhitzen auf eine Temperatur von 100ºC oder höher, genauso wie im Fall der sauren Reinigungslösung. Wie oben beschrieben, kann der Seitenwand-Schutzablagerungsfilm entweder durch Verwendung des sauren oder des alkalischen Reinigungsmittels nicht vollständig entfernt werden, und daher ist das Auftreten von Korrosion, verursacht durch restliche Chlorradikale oder -ionen, unvermeidlich.

Als von der oben beschriebenen Reinigungsmethode verschiedene Methode ist eine Methode bekannt, bei der der restliche Resist nach Plasmaveraschung unter Verwendung einer alkalischen wäßrigen Lösung wie einer Positiv-Typ-Resistentwicklungslösung entfernt wird, welche Tetramethylammoniumhydroxid enthält (japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. Sho 62(1987)-281332). Bei diesem Verfahren wird jedoch eine leitfähige Schicht aus einem Aluminium-enthaltenden Substrat durch die alkalische wäßrige Lösung stark korrodiert.

EP-A-0 463 423 offenbart ein Oberflächenbehandlungsmittel, umfassend eine wäßrige Lösung aus einem quaternären Ammoniumhydroxid.

Für den beim Trocken-Ätzen einer Titan- oder Wolframschicht gebildeten Schutzablagerungsfilm wurde ein Verfahren zur Entfernung des Films noch nicht etabliert. Die Titan- oder Wolframschicht wird häufig für Metallverdrahtungen für eine Zwischenschicht bei der Herstellung einer leitfähigen Schicht bei einer Multischicht- Struktur in einer Halbleitervorrichtung verwendet.

Falls der resultierende Seitenwand-Schutzablagerungsfilm belassen wird, werden benachbarte Verdrahtungen in Kontakt mit dem Seitenwand-Schutzablagerungsfilm gebracht, beispielsweise aufgrund des Drucks des Ablagerungsfilms im nachfolgenden Schritt, wodurch Kurzschlüsse oder Abnormalitäten bei den Verdrahtungen entstehen.

Wie oben beschrieben, bestehen solche Probleme wie das Auftreten von Korrosion, obwohl verschiedene Verfahren beim Herstellungsverfahren für eine Halbleitervorrichtung zur Entfernung des Seitenwand-Schutzablagerungsfilms, der auf den Seitenwänden der leitfähigen Schicht oder des Photoresists auf dem Halbleitersubstrat gebildet ist, verwendet wurden. So war es erforderlich, ein Reinigungsmittel für eine Halbleitervorrichtung zu entwickeln, das leicht den Seitenwand-Schutzablagerungsfilm entfernen und Korrosion an der metallischen leitfähigen Schicht beim Reinigen verhindern kann.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die vorstehenden Probleme zu lösen und ein Reinigungsmittel für eine Halbleitervorrichtung bereitzustellen, das leicht einen durch Trocken-Ätzen gebildeten Seitenwand-Schutzablagerungsfilm entfernen kann, und das Korrosion an der leitfähigen Schicht aus verschiedenen Arten von metallischen Materialien als Verdrahtungsmaterialien verhindern kann, ohne daß Korrosion an irgend einem Teil entsteht, genauso wie ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, das zur Herstellung von Stromkreisverdrahtungen mit hoher Genauigkeit fähig ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Als Ergebnis einer eifrigen Untersuchung zur Lösung der vorstehenden Aufgabe haben die gegenwärtigen Erfinder gefunden, daß ein Reinigungsmittel zum Abziehen eines Schutzablagerungsfilms in einem Verfahren zur Herstellung eines Halbleiters, umfassend eine wäßrige Lösung, welche ein quaternäres Ammoniumsalz und eine Fluoroverbindung enthält, oder eine wäßrige Lösung, welche ein quaternäres Ammoniumsalz, eine Fluoroverbindung und ein organisches Lösungsmittel, ausgewählt aus der aus Amiden, Lactonen, Nitrilen, Alkoholen und Estern bestehenden Gruppe enthält, hervorragende Eigenschaften, einschließlich Entfernbarkeit für einen Seitenwand- Schutzablagerungsfilm, der beim Trocken-Ätzen gebildet wurde, Korrosionsinhibierung, Nicht-Korrosivität für Verdrahtungsmaterialien und gute Bearbeitbarkeit aufweist. Die vorliegende Erfindung wurde auf der Basis des vorstehenden Befundes vervollständigt.

Erfindungsgemäß werden ein Reinigungsmittel wie in Anspruch 1 definiert, und ein Verfahren zur Reinigung wie in Anspruch 5 definiert, bereitgestellt.

Genauer gesagt stellt die vorliegende Erfindung ein Reinigungsmittel für eine Halbleitervorrichtung bereit, welches ein quaternäres Ammoniumsalz umfaßt, dargestellt durch die allgemeine Formel:

[(R&sub1;)3N-R]&spplus; X&supmin;

wobei R eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder eine Hydroxylsubstituierte Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellt, R&sub1; eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellt und X eine organische saure Gruppe oder eine anorganische saure Gruppe darstellt; und eine Fluoroverbindung.

Die vorliegende Erfindung stellt weiter ein Reinigungsmittel für eine Halbleitervorrichtung bereit, welches das oben erwähnte quaternäre Ammoniumsalz und mindestens ein organisches Lösungsmittel umfaßt, ausgewählt aus der aus Amiden, Lactonen, Nitrilen, Alkoholen und Estern bestehenden Gruppe; und die Fluoro- Verbindung.

Die vorliegende Erfindung stellt weiter ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter- Vorrichtung durch Bilden einer Maske mit einem Photoresist auf einer auf einem Halbleitersubstrat gebildeten leitfähigen Schicht bereit, die mindestens eines von Titan, Wolfram, Aluminium und einer Aluminium-Legierung enthält, und dann Bilden einer Verdrahtungsstruktur durch Trocken-Ätzen, wobei das Verfahren einen Reinigungsschritt des Abziehens eines Schutzablagerungsfilms umfaßt, welcher auf den Seitenwänden der leitfähigen Schicht und des Photoresists gebildet sind, unter Verwendung eines Reinigungsmittels für eine Halbleitervorrichtung, umfassend ein quaternäres Ammoniumsalz, dargestellt durch die allgemeine Formel:

[(R&sub1;)3N-R]&spplus; X&supmin;

wobei R eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder eine Hydroxylsubstituierte Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellt, R&sub1; eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellt und X eine organische saure Gruppe oder eine anorganische saure Gruppe darstellt; und eine Fluoroverbindung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Schnitt, der eine Struktur einer Halbleiter-Vorrichtung unmittelbar nach Ausbilden der leitfähigen Schicht in Beispiel 1 zeigt.

Fig. 2 ist ein Schnitt, der eine Struktur nach Beendigung des maskenbildenden Schritts in Beispiel 1 zeigt.

Fig. 3 ist ein Schnitt, der eine Struktur nach Entfernen eines Bereichs einer leitfähigen Schicht mit Hilfe von Trocken-Ätzen in Beispiel 1 zeigt, die nicht mit einer Photo-Maske bedeckt ist (nicht maskierter Bereich).

Fig. 4 ist ein Schnitt, der eine Struktur nach Entfernung des maskierenden Resists durch Veraschen, gefolgt von Reinigen mit einem organischen Lösungsmittel nach Trocken- Ätzen in Beispiel 1 zeigt.

Fig. 5 ist ein Schnitt, der eine Struktur nach Reinigen der in Fig. 4 dargestellten Halbleiter-Vorrichtung durch Verwendung des Reinigungsmittels für die Halbleiter- Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in Beispiel 1 zeigt.

Fig. 6 ist ein Schnitt, der eine Struktur einer Halbleitervorrichtung unmittelbar nach Ausbilden der leitfähigen Schicht in Beispiel 4 zeigt.

Fig. 7 ist ein Schnitt, der eine Struktur nach Beendigung des maskenbildenden Schritts in Beispiel 4 zeigt.

Fig. 8 ist ein Schnitt, der eine Struktur nach Entfernen eines Bereichs einer leitfähigen Schicht mit Hilfe von Trocken-Ätzen im Beispiel 4 zeigt, der nicht mit einer Photo-Maske bedeckt ist (nicht-maskierter Bereich).

Fig. 9 ist ein Schnitt, der eine Struktur nach Entfernung eines Maskierungs-Resists durch Veraschen gefolgt von Reinigen mit einem organischen Lösungsmittel nach Trocken- Ätzen in Beispiel 4 zeigt.

Fig. 10 ist ein Schnitt, der eine Struktur nach Reinigen der in Fig. 9 gezeigten Halbleitervorrichtung durch Verwendung des Reinigungsmittels für die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in Beispiel 4 zeigt.

In den Figuren sind die Referenzzeichen wie folgt:

1 CVD-Oxidschicht

2 TiW-Schicht

3 CVD-W-Schicht

4 Al-Si-Cu-Schicht

5 TiN-Schicht

6 PLASMA-TEOS-Schicht

7 Photoresist

8 Seitenwand-Schutzablagerungsfilm

9 CVD-Oxidschicht

10 Ti-Schicht

11 TiN-Schicht

12 W (Wolfram)-Schicht

13 Photoresist

14 Seitenwand-Schutzablagerungsfilm

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Das erfindungsgemäß verwendete quaternäre Ammoniumsalz wird durch die folgende Formel dargestellt:

[(R&sub1;)3N-R]&spplus; X&supmin;

wobei R eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder eine Hydroxylsubstituierte Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellt, R&sub1; eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellt und X eine organische saure Gruppe oder anorganische saure Gruppe darstellt.

Beispiele für das durch die vorstehende allgemeine Formel dargestellte quaternäre Ammoniumsalz schließen Tetramethylammoniumformiat, Tetramethylammoniumacetat, Tetramethylammoniumpropionat, Tetramethylammoniumbutyrat, Tetramethylammoniumoxalat, Tetramethylammoniummalonat, Tetramethylammoniummaleat, Tetramethylammoniumfumarat, Tetramethylammoniumcitraconat, Tetramethylammoniumbenzoat, Tetramethylammoniumtoluat, Tetramethylammoniumphthalat, Tetramethylammoniumacrylat, Trimethyl(2-hydroxyethyl)ammoniumformiat, Trimethyl(2-hydroxyethyl)ammoniumacetat, Trimethyl(2- hydroxyethyl)ammoniumbenzoat, Trimethyl(2-hydroxyethyl)ammoniumphthalat, Tetraethylammoniumformiat, Tetraethylammoniumacetat, Tetrapropylammoniumformiat, Tetrapropylammoniumacetat, Tetrabutylammoniumformiat, Tetrabutylammoniumacetat, Tetramethylammoniumborat, Tetramethylammoniumphosphat, Tetramethylammoniumsulfat, Trimethyl(2-hydroxyethyl)ammoniumborat, Trimethyl(2- hydroxyethyl)ammoniumphosphat und Trimethyl(2-hydroxyethyl)ammoniumsulfat ein.

Die Konzentration des quaternären Ammoniumsalzes im Reinigungsmittel für die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung liegt im Bereich von 1 bis 60%, bevorzugt 10 bis 50 Gew.-%. Falls die Konzentration des quaternären Ammoniumsalzes geringer ist als 1 Gew.-%, tritt heftige Korrosion am Verdrahtungsmaterial auf, während die Entfernungsgeschwindigkeit für den Seitenwand-Schutzablagerungsfilm ungünstig gesenkt wird, wenn sie größer ist als 60 Gew.-%.

Als Fluoro-Verbindung im Reinigungsmittel für die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Verbindung ausgewählt aus der aus Fluorwasserstoffsäure, Ammoniumfluorid, Ammoniumhydrogenfluorid, Ammoniumborofluorid, Tetramethylammoniumfluorid und Tetramethylammoniumhydrogenfluorid bestehenden Gruppe ausgewählt.

Die Konzentration der Fluoro-Verbindung ist von 0,1 bis 10, bevorzugt 0,5 bis 5 Gew.-%. Falls die Konzentration der Fluoroverbindung geringer ist als 0,1 Gew.-%, wird die Entfernungsgeschwindigkeit für den Seitenwand-Schutzablagerungsfilm gesenkt, während heftige Korrosion am Verdrahtungsmaterial bei einer Konzentration von mehr als 10 Gew.-% auftritt.

Als weiter erfindungsgemäß zuzugebendes organisches Lösungsmittel wird ein Amid genannt wie Dimethylformamid, Dimethylacetamid, Formamid und N-Methylpyrrolidon, ein Lacton wie γ-Butyrolacton, ein Nitril wie Acetonitril und Benzonitril, ein Alkohol wie Methanol, Ethanol, Isopropanol und Ethylenglykol und ein Ester wie Methylacetat, Ethylacetat und Methylbenzoat.

Die Konzentration des organischen Lösungsmittels beträgt von 1 bis 60 Gew.-%, bevorzugt 20 bis 55 Gew.-%. Falls die Konzentration des organischen Lösungsmittels geringer ist als 1 Gew.-%, tritt heftige Korrosion am Verdrahtungsmaterial auf, während die Entfernungsgeschwindigkeit für den Seitenwand-Schutzablagerungsfilm bei einer Konzentration von mehr als 60 Gew.-% gesenkt wird.

Die Temperatur des Reinigungsmittels für die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beim Entfernen des Seitenwand-Schutzablagerungsfilms ist üblicherweise Raumtemperatur, beispielsweise 18 bis 25ºC. Falls die Entfernungsgeschwindigkeit für den Seitenwand-Schutzablagerungsfilm bemerkenswert niedrig ist, wird es erwärmt verwendet, beispielsweise auf 25 bis 60ºC. Darüber hinaus werden die Reinigungstemperatur und die Reinigungszeit unter Berücksichtigung des Zustands des Seitenwand-Schutzablagerungsfilms und der Art des Verdrahtungsmaterials geeignet ausgewählt.

Beim Abziehen des Seitenwand-Schutzablagerungsfilms durch Reinigen wird der Abziehschritt in die Praxis umgesetzt durch Auftragen der erfindungsgemäßen Reinigungsmittel mit einer üblichen Methode, bei der das zu bearbeitende Halbleitersubstrat beispielsweise einer Eintauch-Reinigung im Batch-System oder einer Sprühreinigung bei jedem Substrat unterworfen wird, gefolgt von Reinigen mit gereinigtem Wasser und Trocknen, um den angestrebten Abziehprozeß zu vervollständigen.

Das erfindungsgemäße Reinigungsmittel für die Halbleitervorrichtung wird im Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung zum Zweck der Entfernung eines schützenden Ablagerungsfilms verwendet, der auf den Seitenwänden der leitfähigen Schicht und des Photoresists gebildet wird, wenn eine Verdrahtungsstruktur durch Trocken-Ätzen nach Bildung einer Maske mit dem Photoresist für die leitfähige Schicht, die auf dem Halbleitersubstrat mit einem Positiv- oder Negativ-Typ Einzelschicht-Photoresist oder einem Multischicht-Photoresist gebildet ist, gebildet wird. Da der Seitenwand- Schutzablagerungsfilm sehr zuverlässig durch Verwendung des oben erwähnten Reinigungsmittels abgezogen werden kann, wird die Oberfläche der leitfähigen Schicht dekontaminiert und gereinigt, so daß keine Korrosion auftritt.

Darüber hinaus ist das Reinigungsmittel für die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auch für die Entfernung des Seitenwand-Schutzablagerungsfilm anwendbar, der beim Trocken-Ätzen einer Titan- oder Wolframschicht gebildet wird, die bisher schwierig zu entfernen war, so daß er effizient bei der Herstellung einer Halbleitervorrichtung oder hochintegrierten Schaltkreisen einer Multischicht-Struktur verwendbar ist.

Zusätzlich werden folgende Vorteile bei der Verwendung des Reinigungsmittels für die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung angegeben.

(1) Der Schutzablagerungsfilm, der auf den Seitenwänden des leitfähigen Films und des Photoresists gebildet wurde, der bisher schwer zu entfernen war, kann sicher in einer kurzen Zeit bei ungefähr Raumtemperatur abgezogen werden.

(2) Eine Aluminium-Legierung oder ähnliches als Verdrahtungsmaterial wird bei der Verwendung des vorliegenden Reinigungsmittels nicht geätzt.

(3) Da Wasser für das Spülen nach Verwendung des gegenwärtigen Reinigungsmittels verwendbar ist, wird die Spüloperation extrem erleichtert.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung nun spezifischer unter Bezug auf nicht beschränkende Beispiele gemeinsam mit Vergleichsbeispielen erklärt.

Beispiel 1

Als eine Maske mit einem Photoresist auf einer Halbleitervorrichtung sofort nach Bilden einer leitfähigen Schicht einer in Fig. 1 gezeigten Struktur gebildet wurde und eine Verdrahtungsstruktur durch Trocken-Ätzen gebildet wurde, wurde ein Seitenwand- Schutzablagerungsfilm auf den Seitenwänden der leitfähigen Schicht gebildet, und der Photoresist wurde gereinigt.

In der Halbleitervorrichtung sofort nach Bilden einer leitfähigen Schicht, gezeigt in Fig. 1, wurde schrittweise auf einer CVD-Oxidschicht 1 als Zwischen-Isolierungsfilm eine TiW-Schicht 2 als erste Metallfilm-Schicht; eine CVD-W-Schicht 3 als zweite Metallfilm-Schicht; eine Al-Si-Cu-Schicht 4 als dritte Metallfilm-Schicht; eine TiN- Schicht 5 als Anti-Reflexionsfilm; und eine PLASMA-TEOS-Schicht 6 als Chemikalienresistenter Schutzfilm gebildet. Die Metallfilme hatten eine Dicke von 60 nm für die erste Metallfilm-Schicht 2,50 nm für die zweite Metallfilm-Schicht 3,500 nm für die dritte Metallfilm-Schicht 4,20 nm für die TiN-Schicht 5 als obere Filmschicht bzw. 40 nm für den PLASMA-TEOS-Film 6. Die Al-Si-Cu-Schicht 4 enthielt 1 Gew.-% Si und 0,5 Gew.- %Cu.

Fig. 2 zeigt eine Struktur nach Beendigung des maskenbildenden Verfahrens. Ein Positiv-Typ-Photoresist 7 wurde auf die in Fig. 1 dargestellte leitfähige Schicht aufgetragen und dann zur Bildung eines Resist-Masken-Bereichs belichtet. Der hier verwendete Photoresist 7 war ein Multischicht-Resist, der hauptsächlich aus einem Novolak-Harz aufgebaut war.

Fig. 3 zeigt eine Struktur nach Entfernen eines Bereichs der leitfähigen Schicht, die nicht mit der Photo-Maske bedeckt war (nicht maskierter Bereich) mit Hilfe von Trocken- Ätzen unter Verwendung eines Chlorgases. Bildung des Seitenwand- Schutzablagerungsfilms 8 wurde bereits an der Seite der gemusterten leitfähigen Schicht beobachtet.

Fig. 4 zeigt eine Struktur nach Entfernung des maskierenden Resists durch Veraschen, gefolgt von Reinigen mit einem organischen Lösungsmittel nach Trocken-Ätzen. Es wurde bestätigt, daß Entfernung des Seitenwand-Schutzablagerungsfilms 8 mit diesem Verfahren schwierig war.

Fig. 5 zeigt die Struktur nach Reinigen der in Fig. 4 gezeigten Halbleitervorrichtung unter Verwendung eines Reinigungsmittels für die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine Lösung von Ammoniumfluorid/Tetramethylammoniumformiat/Dimethylformamid/Wasser mit 1/10/40/49 (Gew.-%-Verhältnis) wurde als Reinigungsmittel für die Halbleitervorrichtung verwendet, und das Reinigen wurde bei 23ºC während 20 Minuten durchgeführt, gefolgt von Waschen mit Wasser.

Aus Fig. 5 kann entnommen werden, daß der Seitenwand-Schutzablagerungsfilm 8 in Fig. 4 vollständig unter Verwendung des Reinigungsmittels für die Halbleitervorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung entfernt wird, so daß die Oberfläche der gemusterten leitfähigen Schicht dekontaminiert und gereinigt wird.

Beispiel 2

Dieselbe Halbleitervorrichtung, wie die in Fig. 4 für Beispiel 1, wurde unter Verwendung einer Reinigungslösung bei 23ºC während 20 Minuten mit einer Zusammensetzung gereinigt, die aus Ammoniumfluorid/Tetramethylammoniumformiat/Wasser mit 2/45/53 (Gew.-%-Verhältnis) bestand, und dann mit Wasser gewaschen. Als Ergebnis wurde der Seitenwand-Schutzablagerungsfilm vollständig auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 entfernt, so daß die Oberfläche der gemusterten leitfähigen Schicht dekontaminiert und gereinigt wurde.

Beispiel 3

Dieselbe Halbleitervorrichtung wie in Fig. 4 für Beispiel 1 wurde bei 25ºC während 30 Minuten unter Verwendung einer Reinigungslösung gereinigt mit einer Zusammensetzung, die aus Tetramethylammoniumfluorid/Tetramethylammoniumacetat/- Dimethylacetamid/Wasser mit 5/15/40/40 (Gew.-%-Verhältnis) bestand, und dann mit Wasser gewaschen. Als Ergebnis wurde der Seitenwand-Schutzablagerungsfilm vollständig auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 entfernt, so daß die Oberfläche der gemusterten leitfähigen Schicht dekontaminiert und gereinigt wurde.

Vergleichsbeispiel 1

Dieselbe Halbleitervorrichtung wie die in Fig. 1 für Beispiel 1 wurde unter Verwendung einer kommerziell erhältlichen Reinigungslösung gereinigt (alkalische Resist- Reinigungslösung), bei 100ºC während 10 Minuten als Reinigungsbedingungen. Als Ergebnis konnte der Seitenwand-Schutzablagerungsfilm nicht entfernt werden.

Vergleichsbeispiel 2

Dieselbe Halbleitervorrichtung wie die in Fig. 4 für Beispiel 1 wurde unter Verwendung einer 1 gewichtsprozentigen wäßrigen Lösung von Ammoniumfluorid bei 23ºC während 20 Minuten gereinigt. Als Ergebnis wurde beobachtet, daß heftige Korrosion in der Al-Si- Cu-Schicht auftrat, obwohl der Seitenwand-Schutzablagerungsfilm entfernt werden konnte.

Beispiel 4

Wenn eine Maske mit einem Photo-Resist auf einer Halbleitervorrichtung sofort nach Ausbilden einer leitfähigen Schicht einer in Fig. 6 gezeigten Struktur gebildet wurde, und die Verdrahtungsstruktur durch Trocken-Ätzen gebildet wurde, wurden der Seitenwand-Schutzablagerungsfilm, der auf den Seitenwänden der leitfähigen Schicht gebildet war, und der Photo-Resist gereinigt.

In der Halbleitervorrichtung unmittelbar nach Ausbilden der leitfähigen Schicht in Fig. 6 wurden schrittweise auf einem CVD-Oxidfilm 9 als Zwischen-Isolierungsfilm eine Ti- Schicht 10 als erste Metallfilm-Schicht; eine TiN-Schicht 11 als zweite Metallfilm- Schicht; und eine W (Wolfram)-Schicht 12 als dritte Metallfilm-Schicht gebildet.

Die Filmdicke für jeden der Metallfilme war 30 bis 50 nm für die erste Metallfilm-Schicht 10, 50 bis 70 nm für die zweite Metallfilm-Schicht 11 bzw. 300 nm für die dritte Metallfilm-Schicht 12.

Fig. 7 zeigt eine Struktur nach Beendigung des maskenbildenden Schritts. Ein Positiv- Typ-Photo-Resist 13 wurde auf die in Fig. 6 gezeigte leitfähige Schicht aufgetragen und dann zur Bildung eines Resist-Masken-Anteils belichtet. Der hier verwendete Photo- Resist 13 war ein Multischicht-Resist, der hauptsächlich aus einem Novolak-Harz aufgebaut war.

Fig. 8 zeigt eine Struktur nach Entfernen eines Bereichs der leitfähigen Schicht, der nicht mit der Photo-Maske bedeckt war (nicht maskierte Region), durch Trocken-Ätzen. Bildung des Seitenwand-Schutzablagerungsfilms 14 wurde bereits an der Seite der gemusterten leitfähigen Schicht beobachtet.

Fig. 9 zeigt die Struktur nach Entfernen des Maskierungsresist durch Veraschen nach Trocken-Ätzen. Es wurde bestätigt, daß die Entfernung des Seitenwand- Schutzablagerungsfilms 14 durch diese Methode schwierig war, obwohl die Entfernung des Resists möglich war.

Fig. 10 zeigt eine Struktur nach Reinigen der Halbleitervorrichtung in Fig. 9 durch Verwendung eines Reinigungsmittels für die Halbleitervorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung. Eine wäßrige Lösung aus Ammoniumfluorid/Tetramethylammoniumformiat/Dimethylformamid/Wasser mit 1/10/40/49 (Gew.-%- Verhältnis) wurde als Reinigungsmittel für die Halbleitervorrichtung verwendet, und das Reinigen wurde bei 23ºC während 20 Minuten durchgeführt, gefolgt von Waschen mit Wasser und Trocknen. In Fig. 10 kann festgestellt werden, daß der Seitenwand- Schutzablagerungsfilm 14 entfernt wird, und daß die Oberfläche der gemusterten leitfähigen Schicht dekontaminiert und gereinigt ist.

Beispiel 5

Dieselbe Halbleitervorrichtung wie in Fig. 9 für Beispiel 4 wurde bei 23ºC während 20 Minuten gereinigt unter Verwendung einer Reinigungslösung mit einer Zusammensetzung, bestehend aus Ammoniumfluorid/Tetramethylammoniumformiat/- Wasser mit 2/45/53 (Gew.-%-Verhältnis), und dann mit Wasser gewaschen. Als Ergebnis wurde der Seitenwand-Schutzablagerungsfilm 14 vollständig auf dieselbe Weise wie in Beispiel 4 entfernt, so daß die Oberfläche der gemusterten leitfähigen Schicht dekontaminiert und gereinigt wurde.

Beispiel 6

Dieselbe Halbleitervorrichtung wie in Fig. 9 für Beispiel 4 wurde bei 25ºC während 20 Minuten gereinigt unter Verwendung einer Reinigungslösung mit einer Zusammensetzung, die bestand aus Ammoniumfluorid/Trimethyl(2-hydroxyethyl)- ammoniumformiat/Dimethylformamid/ Wasser mit 2/20/30148 (Gew.-%-Verhältnis), und dann mit Wasser gewaschen. Als Ergebnis wurde der Seitenwand-Schutzablagerungsfilm 14 vollständig auf dieselbe Weise wie in Beispiel 4 entfernt, so daß die Oberfläche der gemusterten leitfähigen Schicht dekontaminiert und gereinigt wurde.

Vergleichsbeispiel 3

Dieselbe Halbleitervorrichtung wie in Fig. 9 für Beispiel 4 wurde unter Verwendung einer kommerziell erhältlichen Reinigungslösung (alkalische Resist-Reinigungslösung) bei 100ºC während 20 Minuten als Reinigungsbedingungen gereinigt. Als Ergebnis konnte der Seitenwand-Schutzablagerungsfilm 14 nicht entfernt werden.

Vergleichsbeispiel 4

Dieselbe Halbleitervorrichtung wie in Fig. 9 für Beispiel 4 wurde unter Verwendung einer Reinigungslösung mit einer Zusammensetzung gereinigt, bestehend aus Tetramethylammoniumformiat/Dimethylformamid/Wasser mit 10/40/50 (Gew.-%- Verhältnis) bei 25ºC während 30 Minuten als Reinigungsbedingungen, gefolgt von Waschen mit Wasser. Als Ergebnis konnte der Seitenwand-Schutzablagerungsfilm 14 nicht entfernt werden.


Anspruch[de]

1. Reinigungsmittel zum Abziehen eines schützenden Ablagerungsfilms in einem Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-Anordnung, welches ein quaternäres Ammoniumsalz umfaßt, das durch die allgemeine Formel:

[(R&sub1;)&sub3;N-R]&spplus; X&supmin;

dargestellt wird, wobei R eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder eine Hydroxylsubstituierte Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellt, R&sub1; eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellt und X eine organische Säuregruppe oder anorganische Säuregruppe darstellt; und eine Fluorverbindung, ausgewählt aus der aus Fluorwasserstoffsäure, Ammoniumfluorid, Ammoniumhydrogenfluorid, Ammoniumborofluorid, Tetramethylammoniumfluorid und Tetramethylammoniumhydrogenfluorid bestehenden Gruppe, wobei die Konzentration des quaternären Salzes im Reinigungsmittel in einem Bereich von 1 bis 60 Gew.-% liegt und wobei die Konzentration der Fluoroverbindung im Reinigungsmittel in einem Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-% liegt.

2. Reinigungsmittel nach Anspruch 1, welches darüber hinaus 1 bis 60 Gew.-% mindestens eines organischen Lösungsmittels umfaßt, ausgewählt aus der aus Amiden, Lactonen, Nitrilen, Alkoholen und Estern bestehenden Gruppe.

3. Reinigungsmittel nach Anspruch 2, wobei das Amid ausgewählt wird aus Dimethylformamid, Dimethylacetamid, Formamid und N-Methylpyrrolidon; das Lacton ausgewählt wird aus γ-Butyrolacton; das Nitril ausgewählt wird aus Acetonitril und Benzonitril; der Alkohol ausgewählt wird aus Methanol, Ethanol, Isopropanol und Ethylenglykol; und der Ester ausgewählt wird aus Methylacetat, Ethylacetat und Methylbenzoat.

4. Reinigungsmittel nach Anspruch 2, wobei die Konzentration des organischen Lösungsmittels im Reinigungsmittel im Bereich von 20 bis 55 Gew.-% liegt.

5. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-Anordnung durch Bilden einer Maske mit einem Photoresist auf einer leitenden Schicht, die auf einem Halbleiter- Substrat ausgebildet ist und mindestens eines von Titan, Wolfram und Aluminiumlegierung enthält, und dann Ausbilden einer Verdrahtungsstruktur durch Trockenätzen und Entfernen des Photoresists durch Veraschen, wobei das Verfahren einen Reinigungsschritt des Abziehens einer schützenden Ablagerungsschicht, die auf den Seitenwänden sowohl der leitenden Schicht als auch des Photoresists ausgebildet ist, während des Trockenätzens durch Verwendung eines wie in Anspruch 1 definierten Reinigungsmittels umfaßt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Reinigungsmittel darüber hinaus 1 bis 50 Gew.-% mindestens eines Lösungsmittel umfaßt, ausgewählt aus der aus Amiden, Lactonen, Nitrilen, Alkoholen und Estern bestehenden Gruppe.







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