CN1808697A - 半导体基板的处理方法、半导体部件以及电子机器 - Google Patents

Abstract

本发明的半导体基板的处理方法，是使用含有NH₄OH和HF的处理液对半导体基板进行处理的方法，当设处理液中的NH₄OH的浓度为X[mol/L]，设处理液中的HF的浓度为Y[mol/L]时，满足0.30≤X/Y≤0.78的关系、以及0.03≤Y≤6.0的关系。处理液优选实质上不含H₂O₂。另外，供于本发明的处理方法的半导体基板，优选其表面附近的至少一部分由高熔点金属构成。由此，本发明提供一种能够选择性地去除在半导体基板的表面附近存在的污染物质(无用物质)的半导体基板的处理方法，提供一种使用这样的方法制造的可靠性高的半导体部件，另外还提供一种具备所述半导体部件的可靠性高的电子机器。

Description

半导体基板的处理方法、半导体部件以及电子机器

技术领域

本发明涉及一种半导体基板的处理方法、半导体部件以及电子机器。

背景技术

近年来，随着设备的高集成化，强烈要求更进一步净化半导体基板(半导体晶片)的表面。

若在半导体基板的表面存在硅颗粒或尘土等微粒污染物质(也叫做粒子)，则成为设备的布线断线或短路的原因，并且，若存在过渡金属等金属系污染物质，则出现氧化诱导层叠缺陷的产生或寿命降低这样的问题。因此，虽然进行了用于将这些污染物质除去的清洗工序，但也必须避免在清洗时被污染。

作为以往的半导体基板的清洗方法，进行如下所述的方法：(1)用稀氢氟酸水溶液清洗的方法，(2)用盐酸或者硫酸和过氧化氢的混合水溶液清洗的方法，以及(3)用氨和过氧化氢的混合水溶液清洗的方法。关于这些各种清洗法所使用的清洗液，使用已极力降低微粒污染物质或金属系污染物质的高纯度的药品类或水。

在以往的清洗方法中，方法(1)虽然在氧化物等污染物质的去除能力(溶解能力)方面优良，但存在难以降低微粒污染物质的问题。另外，在将方法(1)用于具有氧化膜的半导体基板的情况下，存在的问题点在于，应去除的氧化物和应残存的氧化膜的选择性较低，在将应除去的氧化物溶解(蚀刻)的同时甚至连应残存的氧化膜也一起溶解(蚀刻)。

方法(2)虽然利用了对于金属系污染物质的高溶解能力，但没有溶解氧化物的能力。

方法(3)因具有溶解硅本身的作用，所以除去在其上面存在的微粒污染物质或抗蚀剂残渣或蚀刻反应产物的效果较高，但具有在清洗液中易摄入金属系污染物质等的性质，因此很有可能将半导体基板重新污染。另外，在采用方法(3)的情况下，已知会将W(钨)等高熔点金属溶解，或者破坏Si基板表面后使粗糙度增大，导致使半导体元件的性能劣化。

另外，作为消除上述以往方法的问题的方法，提出了一种在60wt％的硝酸和0.1wt％以下的氟化氢的混合水溶液中浸渍半导体基板(硅晶片)后清洗的称之为轻蚀刻(slight etch)的方法(例如，参照非专利文献1)。但是，即使是称之为半导体用等级的最高纯度的硝酸，由于含有ppb级或者亚ppb级的金属系污染物质(例如Al、Ca、Cu、Fe、K、Na、Za等)，因此含有达60wt％之高浓度硝酸的清洗液中的金属系污染物质的浓度较高，另外，在使用石英玻璃制造的清洗槽时，将石英玻璃中的金属杂质洗脱后，其浓度会更加变高。并且，因高浓度硝酸的强氧化能力在半导体基板的表面形成氧化膜后，清洗液中的金属系污染物质容易被摄入到氧化膜中。因此，不得不说即使采用轻蚀刻方法，在硅晶片的高净化方面也是有限度的。

另外，提出了一种将含有0.10wt％以上的盐酸、0.05～10wt％的氟化氢，和0.05～10wt％的过氧化氢的水溶液作为清洗液的方法(例如，参照专利文献1)。然而，在使用这样的清洗液的情况下，存在的问题在于，与稀氢氟酸水溶液同样，存在甚至连应残存的氧化膜也被溶解的问题。并且，这样的水溶液，由于会将W(钨)等高熔点金属融解，因此对于含有这样的金属材料作为构成要素的半导体基板(例如，具有由含W的材料构成的栅电极的半导体基板等)，无法应用。

非专利文献1：Rituo Takizawa等、“Extended Abstracts of Solid StateDevices and Materials”、1988年、P.475

专利文献1：特公平8-18920号公报(专利请求的范围)

发明内容

本发明的目的在于，提供一种能够选择性地去除在半导体基板的表面附近存在的污染物质(微粒污染物质或抗蚀剂残渣或蚀刻反应产物)的半导体基板的处理方法(尤其是可以有效防止氧化膜(尤其热氧化膜)、或由Si、Poly-Si、高熔点金属等构成的应残存的区域被去除，同时去除污染物质(无用物质)的半导体基板的处理方法)，提供一种采用这样的方法制造的可靠性高的半导体部件，另外，还提供一种具备上述半导体部件的可靠性高的电子机器。

这样的目的，由下述本发明实现。

本发明的半导体基板的处理方法，其特征在于，是一种使用含NH₄OH和HF的处理液对半导体基板进行处理的方法，

当设上述处理液中的NH₄OH浓度为X[mol/L]，设上述处理液中的HF的浓度为Y[mol/L]时，满足0.30≤X/Y≤0.78的关系、以及0.03≤Y≤6.0的关系。

这样，能够提供一种可以选择性地去除在半导体基板的表面附近存在的污染物质(无用物质)的半导体基板的处理方法。特别是提供一种可以有效防止氧化膜(尤其是热氧化膜)、或由Si、Poly-Si、高熔点金属等构成的应残存的区域被去除，同时能够去除污染物质(无用物质)的半导体基板的处理方法。

在本发明的半导体基板的处理方法中，优选使用上述处理液，将在上述半导体基板的表面附近存在的、通过气相成膜法形成的氧化膜去除。

例如，在应处理的半导体基板具有通过气相成膜法形成的氧化膜和热氧化膜的情况下，以前，通过气相成膜法形成的氧化膜的蚀刻选择比较低，选择性地去除较困难，但根据本发明，能够充分防止对热氧化膜等的不良影响，同时去除通过气相成膜法形成的氧化膜。

在本发明的半导体基板的处理方法中，当设上述处理液中的NH₄OH的浓度为X[mol/L]，设上述处理液中的HF的浓度为Y[mol/L]时，优选满足0.30≤X/Y≤0.43的关系、以及0.03≤Y≤6.0的关系。

这样，能够更加有效防止给应残存的区域造成损害，同时高效地将在半导体基板的表面附近存在的、通过气相成膜法形成的氧化膜。特别是，能够更加有效地防止给在半导体基板的表面附近存在的热氧化膜等造成损害，同时高效地将通过气相成膜法形成的氧化膜去除。即，即使是相同的氧化膜，也能够根据其形成方法的不同而适当地进行选择性的去除。

在本发明的半导体基板的处理方法中，优选使用上述处理液，将在上述半导体基板的表面附近存在的蚀刻反应产物或者其改性物质去除。

在半导体基板的表面附近，若残存应去除的蚀刻反应产物或者其改性物质，则会使所得到的半导体部件的可靠性显著降低，但根据本发明，能够充分防止给半导体基板的其它部位带来不良影响，同时将蚀刻反应产物或者其改性物质去除。

在本发明的半导体基板的处理方法中，当设上述处理液中的NH₄OH的浓度为X[mol/L]，设上述处理液中的HF的浓度为Y[mol/L]时，优选满足0.43≤X/Y≤0.78的关系、以及0.03≤Y≤6.0的关系。

这样，能够更有效地防止给应残存的区域造成损害，同时高效地将在半导体基板的表面附近存在的蚀刻反应产物或者其改性物质去除。

在本发明的半导体基板的处理方法中，优选通过在对上述半导体基板进行处理的装置内，至少混合含有NH₄OH的第1液体、和含有HF的第2液体，调制上述处理液。

这样，能够容易且确实可靠地对处理液中的NH₄OH与HF的浓度比进行调节。另外，依据应处理的半导体基板的种类等，能够容易且确实可靠地对NH₄OH与HF的浓度比等进行变更。

在本发明的半导体基板的处理方法中，优选通过在对上述半导体基板进行处理的装置内至少混合含有NH₄OH的第1液体、含有HF的第2液体、和纯水，调制上述处理液。

这样，能够容易且确实可靠地对处理液中的NH₄OH与HF的浓度比进行调节。另外，依据应处理的半导体基板的种类等，能够容易且确实可靠地对NH₄OH或HF的浓度、NH₄OH与HF的浓度比等进行变更。

在本发明的半导体基板的处理方法中，上述处理液优选实质上不含H₂O₂的处理液。

这样，即使半导体基板(应制造的半导体部件)即使具有由含有W(钨)等高熔点金属的材料构成的区域，也能够更加有效防止这样的区域受到处理液的损害，同时选择性地将在半导体基板的表面附近存在的污染物质(无用物质)去除。

在本发明的半导体基板的处理方法中，上述半导体基板优选其表面附近的至少一部分由高熔点金属等金属材料构成。

就应处理的半导体基板而言，在其表面附近的至少一部分由高熔点金属构成的情况下，在以往的方法中，污染物质(无用物质)的选择性去除是特别困难的，但根据本发明，能够充分防止给半导体基板的其它部位(尤其由高熔点金属构成的部位)带来不良影响，同时容易且确实可靠地将污染物质去除。

本发明的半导体部件，其特征在于，使用本发明的方法制造。

这样，能够提供一种可靠性高的半导体部件。

本发明的电子机器，其特征在于，具备本发明的半导体部件。

这样，能够提供一种可靠性高的电子机器。

附图说明

图1为表示本发明的半导体基板的处理方法的合适的实施方式的剖面图。

图2为表示应用本发明的方法制造具有多金属栅电极的半导体部件的方法的一例的剖面图。

图3为表示应用本发明的方法制造互补型半导体装置(CMOS)的方法的一例的剖面图。

图4为表示应用本发明的方法制造互补型半导体装置(CMOS)的方法的一例的剖面图。

图5为表示在对已去除抗蚀剂掩模后的半导体基板进行使用处理液的处理时的氧化膜的蚀刻量的时效性变化的图。

图6为表示在使第1液体、第2液体的流量进行种种改变时的热氧化膜(需要残存部)的蚀刻速率的图。

图中：5-半导体基板，51-需要去除部，52-需要残存部，61-硅基板，62-栅极氧化膜，63-多金属栅电极，631-多晶硅膜，632-氮化钨膜，633-钨膜，64-氮化硅膜，65-抗蚀剂图形，69-无用物质(需要去除部)，71-硅基板，72-元件分离，73-栅极绝缘膜，74-多晶硅膜，75-势垒金属膜，76-高熔点金属膜，77-氮化硅膜，78-第1栅电极，79-第2栅电极，80-第1抗蚀剂图形，81-第1源极区域，82-第1漏极区域，83-氧化膜，84-粒子，85-第2抗蚀剂图形，86-第2源极区域，87-第2漏极区域，Rnmos-n型MOSFET形成区域，Rpmos-P型MOSFET形成区域。

具体实施方式

以下，关于本发明的半导体基板的处理方法、半导体部件以及电子机器的合适的实施方式，参照附图进行说明。

首先，对本发明的半导体基板的处理方法以及半导体部件的合适的实施方式进行说明，其后，对具备上述半导体部件的电子机器进行说明。

图1为表示本发明的半导体基板的处理方法的合适的实施方式的剖面图。

如图1所示，在本实施方式中，具有处理液赋予工序(1b)，其通过对在其表面附近具有应去除的需要去除部51的半导体基板5(1a)赋以处理液，从而选择性地去除半导体基板5的需要去除部51。

(半导体基板)

作为被处理物的半导体基板5，主要由硅等半导体材料构成，根据需要，设置由金属材料等构成的各种布线、电极、焊盘(pad)等导电部，由氧化膜(例如：热氧化膜，或通过CVD等气相成膜法等形成的氧化膜(例如，SiO₂等氧化硅)等)、氮化膜(例如氮化硅)等构成的绝缘部(绝缘层)，掩模等。

并且，半导体基板被用于如后所述那样的本发明的半导体部件的制造中。换言之，半导体基板通过采用本发明的方法被处理(根据需要，进而通过实施成膜、蚀刻等处理)，变成为后述的本发明的半导体部件。

如上所述，半导体基板5在其表面附近具有应去除的需要去除部51。并且，需要去除部51存在的一面侧的其它区域，成为应残存的需要残存部52。需要去除部51例如由通过各种蚀刻处理(特别是使用了CF系气体的干蚀刻)生成的蚀刻产物(例如碳氟化合物系物质、或碳氟化合物系物质的氧化物、具有Si-C-F-O这样的部分结构的化合物等)或灰化(ashing)处理中的残渣、通过CVD等气相成膜法等形成的氧化膜等构成。

(处理液赋予工序)

对上述这样的半导体基板5，赋以后面详细描述的处理液。这样，能够选择性地去除半导体基板5的需要去除部51。换言之，能够有效防止半导体基板5的需要去除部51以外的区域受到处理液的损害，同时能够去除需要去除部51。

对半导体基板5赋以处理液的方法，没有被特别限定，例如可以举出刮刀(doctor blade)、刷涂、辊涂(roll coater)、喷墨法等涂布法，通过喷溅等进行的喷雾法、浸渍法(浸渍(dipping)清洗)、单张纸(枚葉)旋转清洗等。

另外，在本工序中，例如可以对处理液、半导体基板5进行加热(加温)。这样，能够高效率地对需要去除部51进行去除。在这种情况下，作为加热温度，例如优选20～80℃，更优选20～30℃。

而且，在本工序中，例如可以对处理液、半导体基板5进行冷却。这样，能够以更高的选择性确实可靠地进行需要去除部51的去除。在这种情况下，作为冷却温度，例如优选0～20℃，更优选4～15℃。

另外，在本工序中，处理液只要是被赋给半导体基板5的至少具有需要去除部51面的一侧即可。

并且，本工序可以在氧化性气氛、还原性气氛、惰性气氛等任何气氛下进行。

(清洗工序)

在进行上述这样的处理液赋予工序之后，通常进行清洗已去除了需要去除部51后的半导体基板5(半导体部件)的工序。这样，便能够有效防止在半导体基板5(半导体部件)的表面附近残存NH₄OH(NH₃)、HF等处理液的构成物质，使最终得到的半导体部件的可靠性非常高。

(处理液)

本发明中使用的处理液，含有NH₄OH和HF，当设处理液中的NH₄OH浓度为X[mol/L]，设处理液中的HF浓度为Y[mol/L]时，满足0.30≤X/Y≤0.78的关系、以及0.03≤Y≤6.0的关系。这样，本发明的特征在于，通过使用以规定浓度比含有NH₄OH和HF的处理液，能够选择性地去除半导体基板的需要去除部。特别是还发现其特征在于，即使需要去除部是由像氧化膜(尤其热氧化膜)、或W(钨)等高熔点金属材料、Si、多晶硅等那样在以往的处理液中易受损害的材料构成，也能够有效防止需要残存部受损害，同时确切地去除需要去除部。另外，就满足如上所述关系的处理液而言，其pH比HF高。因此，通过采用满足如上所述关系的处理液对半导体基板进行处理，从而根据ζ电位的关系，能够使防止在半导体基板的表面已通过处理液去除的聚合物等的残渣、改性物、粒子等向半导体基板表面重新附着的效果比HF高。其结果为，所得到的半导体部件的可靠性非常高。

并且，根据本发明的处理方法，还不需要大规模的装置，通过更简便的操作，便能够高效地对半导体基板进行处理。并且，由于不需要大规模的装置，因此例如，能够高效地进行半导体部件的制造的一连串的操作。

与此相对，当X/Y的值不足上述下限值时，或者X/Y的值超过上述上限值时，选择性地去除需要去除部变得困难。即，当X/Y的值不足上述下限值时，或者，X/Y的值超过上述上限值时，确实可靠地去除需要去除部非常困难，或者产生将需要残存部连同需要去除部一起去除等给需要残存部带来的不良影响影响。

如上所述，在本发明中，只要处理液中的NH₄OH的浓度X[mol/L]、与处理液中的HF浓度为Y[mol/L]，满足0.30≤X/Y≤0.78的关系、以及0.03≤Y≤6.0的关系即可，X/Y的值能够依据应处理的半导体基板5具有的需要去除部51、需要残存部的组合等适当进行调节。

例如，在需要去除部51是通过气相成膜法形成的氧化膜(例如氧化硅膜)的情况下，优选满足0.30≤X/Y≤0.43的关系，更优选满足0.37≤X/Y≤0.41的关系。这样，便能够有效防止需要残存部52受到去除液的损害，同时高效地(短时间且容易地)将需要去除部51去除。特别是，即使在半导体基板5具有热氧化膜的情况下，也能够更加有效地防止给该热氧化膜带来损害，同时高效地将需要去除部51去除。即，即使是相同的氧化膜，也能够根据其形成方法的不同适当地进行选择性的去除。与此相对，当X/Y的值不足上述下限值时，或超过上述上限值时，存在的问题在于，热氧化膜与通过气相成膜法形成的氧化膜的蚀刻选择性劣化，对热氧化膜的损害较大。

并且，在需要去除部51是由蚀刻反应产物或者其改性物质(例如，进行使用了CF系气体的干蚀刻时的残渣，或者，通过该干蚀刻生成的碳氟化合物系物质、或碳氟化合物系物质的氧化物、具有Si-C-F-O那样的部分结构的蚀刻产物)构成的情况下，优选满足0.43≤X/Y≤0.78的关系，更优选满足0.43≤X/Y≤0.5的关系。这样，能够更加有效防止需要残存部52受去除液的损害，同时能够高效地(短时间且容易)将需要去除部51去除。尤其，即使半导体基板5具有作为需要残存部52的氧化膜(例如氧化硅膜)，也能够将该氧化膜的蚀刻速率抑制在最小限度，同时高效地将需要去除部51去除。相反，若X/Y的值不足上述下限值，在需要残存部存在氧化膜的情况下，有可能会蚀刻氧化膜，对需要残存部的损害变大。另外，若X/Y的值超过上述上限值，在需要残存部存在Si或Poly-Si的情况下，有可能会蚀刻Si或Poly-Si，对需要残存部的损害变大。

并且，在处理液赋予工序中被赋予的处理液的各个构成成分的浓度，可以是在该工序中实质性恒定的，也可以是随时间产生变化的。例如。通过使后述这样的第1液体、第2液体(还有纯水)的混合比率，随时间产生变化，可以使各个构成成分的比率阶段性地或者连续性地产生变化。

本发明所使用的处理液优选实质上不含H₂O₂。这样，即使需要残存部52由含有W(钨)等高熔点金属的材料构成，也能够更加确实可靠地防止需要残存部52受到处理液的损害，同时选择性地将要求去除部51去除。

给半导体基板5赋予的处理液，可以被预先调制，例如，可以在进行处理液赋予工序的装置内(清洗装置内)被调制。这样，通过在进行处理液赋予工序的装置内(清洗装置内)调制处理液，能够容易且确实可靠地调节处理液中NH₄OH和HF的浓度比。另外，依据应处理的半导体基板5的种类等，能够容易且确实可靠地对NH₄OH和HF的浓度比等进行变更。另外，与使用通过以规定的比例配合NH₄OH和HF所调制的处理液的情况相比，能够降低半导体部件的制造成本。作为在进行处理液赋予工序的装置内(清洗装置内)调制处理液的方法，例如至少可以举出将含有NH₄OH的第1处理液与含有HF的第2液体混合的方法等。通过采用这样的方法，从而使如上所述的效果更加显著。另外，在处理液的调制中，除了含有NH₄OH的第1液体、含有HF的第2液体之外，还使用纯水，由此得到与未使用纯水时同样的效果，同时能够将含有NH₄OH的第1液体和含有HF的第2液体的浓度抑制得较低。因此，能够使对在进行处理液赋予工序后通常进行的已将需要去除部51去除的半导体基板5(半导体部件)进行清洗的工序较容易完成。这样，能够很快将在半导体基板5(半导体部件)的表面附近存在的NH₄OH(NH₃)、HF等处理液的构成物质去除。另外，作为进行处理液赋予工序的装置内(清洗装置内)，可以使用具有分别容纳第1液体、第2液体(还有纯水)的容纳部、具有将它们混合的混合部(混合槽)的装置。这样，便能够充分发挥如上所述的效果，同时将混合足够均匀的处理液赋给半导体基板。另外，作为第1液体，例如可以举出氨水等。另外，作为第2液体，例如可以举出氢氟酸等。

(半导体部件)

本发明的半导体部件，通过将如上所述的本发明的方法施以处理而得到。

这样得到的半导体部件，能够确实可靠地将对于半导体部件而言非优选的污染物质(无用物质)去除，可靠性高。

另外，在上述的说明中，虽然就仅进行1次处理液赋予工序作了说明，然而在半导体部件的制造中，处理液赋予工序也可进行多次。例如，在进行处理液赋予工序(第1处理液赋予工序)之后，施以成膜、氧化等处理，进而可以进行处理液赋予工序(第1处理液赋予工序)。这样，便能够得到可靠性更高的半导体部件。另外，即使应制造的半导体部件构成更复杂，也能够使其可靠性足够高。

另外，如上所述，在多次进行处理液赋予工序的情况下，可以在实质上相同的条件下进行这些工序，也可以在不同的条件下进行(例如，可以是处理液的各个构成成分的浓度不同的情况)。

接着，对本发明的方法的更具体的实施方式进行说明。

图2是表示应用本发明的方法制造具有多金属栅的半导体部件的方法的一例的剖面图。

首先，如图2的(2a)所示，在硅基板61上通过热氧化法形成栅极氧化膜62之后，在栅极氧化膜62上，依次堆积成为多金属栅电极的材料的多晶硅膜631、氮化钨膜632、以及钨膜633，其后，在钨膜633上堆积氮化硅膜64。接着，在氮化膜硅64上，形成将栅电极形成区域覆盖的抗蚀剂图形65。

接着，如图2的(2b)所示，将抗蚀剂图形65作为掩模，依次对氮化硅膜64、钨膜633、氮化钨膜632、以及多晶硅膜631进行干蚀刻，在硅基板61上通过栅极氧化膜62形成由多晶硅膜631、氮化钨膜632、以及钨膜633组成的多金属栅电极63。

接着，如图2的(2c)所示，通过灰化将抗蚀剂图形65去除。

接着，使用如上所述的处理液，清洗硅基板61。这样，便将抗蚀剂残渣、粒子以及聚合物(干蚀刻聚合物)等无用物质69去除(参照(2c)(2d))。特别是，能够充分防止对不应去除的部位(例如，构成多金属栅电极63的氮化钨膜632以及钨膜633等)带来不良影响，同时确实可靠地将如上所述的无用物质69(需要去除部)去除。

另外，在上述说明中，虽然使用钨(W)作为高熔点金属，但是也可以使用例如Mo、Ta等作为高熔点金属，还可以使用W、Mo、Ta、Ti等的金属硅化物膜(WSix、MoSix、TaSix、TiSix)等，还可以使用W、Mo、Ta、Ti等的氮化物或Al、AlCu、AlSiCu、Cu等金属材料等。

接着，对应用本发明制造互补型半导体装置(CMOS)的方法进行说明。

图3、图4为表示应用本发明的方法制造互补型半导体装置(CMOS)的方法的一例的剖面图。

首先，在硅基板71上形成由STI组成的元件分离72，对n型MOSFET形成区域Rnmos和p型MOSFET形成区域Rpmos进行规定(参照(3a))。接着，在硅基板71上依次堆积由氧化硅膜组成的栅极绝缘膜73、多晶硅膜74、势垒金属膜75、例如钨膜等高熔点金属膜76、以及氮化硅膜77。接着，使用将栅电极形成区域覆盖的抗蚀剂图形(省略图示)对氮化硅膜77进行蚀刻后，通过灰化将该抗蚀剂图形去除，其后，使用形成图形后的氮化硅膜77(硬掩模)，对高熔点金属膜76、势垒金属膜75、多晶硅膜74以及栅极绝缘膜73进行蚀刻。这样，如图3的(3a)所示，在n型MOSFET形成区域Rnmos上、以及p型MOSFET形成区域Rpmos上，分别形成由多晶硅膜74、势垒金属膜75、以及高熔点金属膜76构成的第1栅电极78以及第2栅电极79。

接着，如图3的(3b)所示，在形成将包括第2栅电极79上面的p型MOSFET形成区域Rpmos覆盖的第1抗蚀剂图形80后，将第1抗蚀剂图形80以及第1栅电极78作为掩模对硅基板71注入n型杂质(例如砷)。这样，在n型MOSFET形成区域Rnmos上形成第1源极区域81以及第1漏极区域82。

接着，如图3的(3c)所示，通过使用了氧等离子体的灰化处理，将第1抗蚀剂图形80去除。这时，在硅基板71的表面、或者在构成第2栅电极79的多晶硅膜74以及高熔点金属膜76等的表面形成较薄的氧化膜83，同时在元件分离72上或者第2栅电极79的侧面残存粒子84。在注入上述杂质(例如砷)时，由于元件分离72上的第1抗蚀剂图形80的端部特别容易受到损害，因此元件分离72上有粒子84残存特别多的趋势。

因此，在本实施方式中，在通过灰化处理将第1抗蚀剂图形80去除后，如图4的(4a)所示，通过进行使用如上所述的处理液的处理，能够高效地将粒子84连同氧化膜83一起去除。这样，便能够确实可靠地对硅基板71的表面进行净化。

接着，如图4的(4b)所示，在形成将含括第1栅电极78上的n型MOSFET形成区域Rnmos覆盖的第2抗蚀剂图形85之后，将第2抗蚀剂图形85以及第2栅电极79作为掩模对硅基板71注入p型杂质，例如硼。这样，在p型MOSFET形成区域Rpmos形成第2源极区域86以及第2漏极区域87。

接着，如图4的(4c)所示，通过使用了氧等离子体的灰化将第2抗蚀剂图形85去除后，通过使用如上所述的处理液的处理将硅基板71的表面净化。

通过以上说明的工序，得到具有n型MOSFET以及p型MOSFET的CMOS。

根据本实施方式，由于使用如上所述的处理液，对形成栅电极的基板进行清洗，因此，例如与使用含有过氧化氢水的清洗液的情况相比，能够大大降低对于高融点金属的蚀刻速率，同时确实可靠地去除粒子、抗蚀剂残渣、聚合物等。因此，由于能够防止栅电极中含有的高熔点金属的溶解，同时确实可靠地清洗基板，所以能够更加确实可靠地得到可靠性高的半导体部件。

接着，对具备应用如上所述的本发明的方法而得到的半导体的电子机器(电子设备)进行说明。

本发明的电子机器，具备应用如上所述的本发明的方法而得到的半导体部件。作为这样的电子机器，例如可以举出：液晶面板、以及具备该液晶面板的投射型显示装置(液晶投影议)、个人电脑、便携式电话、数码相机、喷墨式喷出装置(例如喷墨打印机)、电视机、录像机、汽车导航装置、寻呼机、电子笔记本(还附带通信功能)、电子计算机、电子游戏机、文字处理器、工作站、视频电话、防止犯罪用电视监视器、电子双筒望远镜、POS终端、医疗机器(例如电子体温计、血压计、血糖计、心电图计测装置、超声波诊断装置、电子内窥镜)、鱼群探测器、各种测定机器、仪器类(例如车辆、航空器、船舶的仪器类)、飞行模拟装置等。

以上，根据图示的实施方式，对本发明的半导体基板的处理方法、半导体部件以及电子机器作了说明，但是本发明并非仅限于此。

例如，在本发明的处理方法中，可以追加1道或者2道以上的任意目的的工序。例如，也可以具有使用了如上所述的处理液以外的液体的清洗工序。

并且，在上述的说明中，本发明所使用的处理液是作为含有NH₄OH和HF的液体进行了说明，但也可以含有除此以外的成分(例如，O₃等)。

(实施例1)

[半导体基板的制作]

首先，准备硅基板。

在O₂/N₂混合气体气氛中，对该硅基板施以750℃×47分钟的热氧化处理，从而在硅基板的表面形成氧化膜。所形成的氧化膜的厚度为5.5nm。

其后，在上述的热氧化膜上，在0.10kPa的Si(OC₂H₅)₄气体气氛中且在660℃×4.9分钟的条件下使TEOS膜(CVD膜)进行20nm的成膜，进而在TEOS膜上，在0.03kPa的SiH₂Cl₂/NH₃/N₂混合气体气氛中且在760℃×59分钟的条件下使Si₃N₄膜进行150nm的成膜。

接着，在氧化膜的表面，覆盖抗蚀剂掩模。

接着，通过使用了CF系气体(CF₄/O₂/HBr/Cl₂的混合气体)的干蚀刻，将未由抗蚀剂掩模覆盖的部分的Si₃N₄膜完全去除。干蚀刻后的氧化膜(未被抗蚀剂掩模覆盖的部位)的厚度为15nm，热氧化膜和TEOS膜没有被蚀刻而残留。

接着，通过O₂气体的灰化，将抗蚀剂掩模去除，得到应用于如下所述的处理(使用处理液的处理)的半导体基板。在进行灰化之后的半导体基板(具有氧化膜的硅基板)的表面，残存有抗蚀剂掩模的改性物、残渣等(无用物质)。

(通过处理液进行的处理)

对于如上所述得到的半导体基板，使用以规定的比率含有HF和NH₄OH的处理液进行处理。

通过处理液进行的处理，按照以下进行。

首先，将如上所述得到的半导体基板置于单张纸旋转清洗装置内且固定在处理台上，使之与平台一齐旋转，朝向半导体基板，由喷嘴向半导体基板赋予将含有NH₄OH的第1液体、和含有HF的第2液体、和纯水混合而成的处理液。其中，该处理液的调制，是通过在配管中途的混合部混合第1液体、第2液体、和纯水而进行的。通过处理液的处理时间为1分钟。这时，使用NH₄OH浓度为7.45[mol/L]的氨水(氨和纯水的混合物)作为第1液体；使用HF浓度为28.65[mol/L]的氢氟酸(氟化氢和纯水的混合物)作为第2液体。另外，调节在混合部被混合的各种液体的流量，并使第1液体的流量为35ml/分、第2液体的流量为20ml/分、纯水的流量为2000ml/分。即，以处理液中的NH₄OH的浓度X[mol/L]与HF的浓度Y[mol/L]的比(X/Y)为0.46、且X＝0.129、Y＝0.28的方式进行调节。

其后，停止供给第1液体、第2液体，通过纯水进行半导体基板的清洗(水洗)。在施以如上所述处理的半导体基板中，氧化膜(没有抗蚀剂掩模覆盖的部位)的厚度为5.4nm，将TEOS膜去除后，会确实可靠地残存热氧化膜，不会在实质上受到损害。

(通过湿蚀刻的氧化膜的去除)

对施以如上所述的处理后的半导体基板(半导体部件)，实施使用了稀氢氟酸的湿蚀刻，研究湿蚀刻时间与氧化膜的蚀刻量的相关。其结果为，如图5的实线所示，表示湿蚀刻时间与氧化膜的蚀刻量的相关的直线，经过零点。由此可知，通过使用了如上所述的处理液的处理，可以确实可靠地将抗蚀剂掩模的改性物、残渣等无用物质(污染物质)去除。

然后，除了使用已如表1所示那样对NH₄OH、HF的浓度进行变更的处理液以外，对与上述同样制作的半导体基板，与上述同样进行通过处理液的处理、水洗。其结果为，作为处理液，在使用NH₄OH的浓度X[mol/L]和HF的浓度Y[mol/L]之间成立X/Y＜030、或者X/Y＞0.78的关系的液体的情况下，会将已通过CF系气体施以干蚀刻的部位的氧化膜去除，露出基底的硅。即，作为处理液，在使用X/Y＜030、或者X/Y＞0.78的关系成立的液体的情况下，会将作为需要残存部的氧化膜去除，给半导体基板带来损害。

其后，关于这些半导体基板(半导体部件)，与上述同样，实施通过稀氢氟酸的湿蚀刻，研究湿蚀刻时间与氧化膜的蚀刻量的相关。这里，将如图5中实线所示那样表示湿蚀刻时间和氧化膜的蚀刻量的相关的直线经过零点的情况评价为○；将如图5中虚线所示那样表示湿蚀刻时间与氧化膜的蚀刻量的相关的直线没有经过零点的情况评价为×，其结果如表1所示。另外，NH₄OH、HF的浓度变更，是通过变更来自各个喷嘴的各种液体(第1液体、第2液体以及纯水)的供给量来进行的。

表1

处理液No.	第1液体流量(ml/分)	第2液体流量(ml/分)	纯水流量(ml/分)	X[mol/L]	Y[mol/L]	X/Y	对半导体基板的损害	无用物质的去除
									1	0	20	4000	0	0.14	0	有	○
2	15	20	4000	0.027	0.14	0.20	有	○
									3	20	20	4000	0.037	0.14	0.26	有	○
4	25	20	4000	0.046	0.14	0.33	无	○
									5	30	20	4000	0.055	0.14	0.39	无	○
6	35	20	4000	0.065	0.14	0.45	无	○
									7	40	20	4000	0.074	0.14	0.52	无	○
8	45	20	4000	0.083	0.14	0.58	无	○
									9	50	20	4000	0.092	0.14	0.65	无	○
10	55	20	4000	0.101	0.14	0.72	无	○
									11	60	20	4000	0.110	0.14	0.78	无	○
12	65	20	4000	0.119	0.14	0.85	无	×
									13	70	20	4000	0.128	0.14	0.91	无	×

由表1可以清楚地知道，作为处理液，在使用NH₄OH的浓度X[mol/L]和HF的浓度Y[mol/L]满足0.30≤X/Y≤0.78的关系、以及0.03≤Y≤6.0的关系的液体的情况下，表示湿蚀刻时间与氧化膜的蚀刻量的相关的直线，经过零点。与此相对，作为处理液，在使用NH₄OH的浓度X[mol/L]和HF的浓度Y[mol/L]之间X/Y＜030、或者X/Y＞0.78的关系成立的液体的情况下，表示湿蚀刻时间与氧化膜的蚀刻量的相关的直线，不经过零点。由此可知，在使用这样的处理液的情况下，无法确实可靠地将抗蚀剂掩模的改性物、残渣等无用物质(污染物质)去除。

(实施例2)

[半导体基板的制作]

首先，准备硅基板。

在O₂/N₂混合气体气氛中，对于该硅基板施以750℃×47分钟的热氧化处理，由此在硅基板的表面形成热氧化膜。所形成的热氧化膜的厚度为5.5nm。

其后，在上述热氧化膜上，在0.10kPa的Si(OC₂H₅)₄气体气氛中且在660℃×2.5分钟的条件下使TEOS膜(CVD膜)进行10nm的成膜，进而在TEOS膜上，在0.04kPa的SiH₄混合气体气氛中且在610℃×22.5分钟的条件下使Poly-Si膜进行200nm的成膜。

接着，在热氧化膜的表面，覆盖抗蚀剂掩模。

接着，通过使用了CF系气体(CF₄/O₂/HBr/Cl₂的混合气体)的干蚀刻，将未被抗蚀剂掩模覆盖的部分的Poly-Si完全去除。即，通过施以干蚀刻，将被抗蚀剂掩模覆盖的部位的Poly-Si残留，将其以外的部位的Poly-Si去除。干蚀刻之后的氧化膜(未被抗蚀剂掩模覆盖的部位)的厚度为15nm，热氧化膜和TEOS膜未被蚀刻而残留。

接着，通过O₂气体的灰化，将抗蚀剂掩模去除，得到应用于如下所述处理(使用处理液的处理)的半导体基板。在进行灰化之后的半导体基板(具有热氧化膜、CVD氧化膜、Poly-Si膜的硅基板)的表面，残存抗蚀剂掩模的改性物、残渣等(无用物质)。

(通过热处理液进行的处理)

对于如上所述得到的半导体基板，使用以规定的比率含有HF和NH₄OH的处理液进行处理。

通过处理液进行的处理，按照以下进行。

首先，将如上所述得到的半导体基板置于单张纸旋转清洗装置内且固定在处理台上，使之与平台一齐旋转，朝向半导体基板，从喷嘴向半导体基板赋予将含有NH₄OH的第1液体、和含有HF的第2液体混合而成的处理液，观察这时的热氧化膜、Poly-Si膜以及CVD氧化膜的样子。另外，该处理液的调制，是通过在配管中途的混合部将第1液体和第2液体混合而进行的。这时，使用NH₄OH的浓度为7.45[mol/L]的氨水(氨和纯水的混合物)作为第1液体；使用HF的浓度为28.65[mol/L]的氢氟酸(氟化氢和纯水的混合物)作为第2液体。

另外，对于与上述同样制作的半导体基板，分别改变第1液体、第2液体的流量(供给量)，除此之外，与上述同样进行通过处理液的处理，观察这时的热氧化膜、Poly-Si膜以及CVD氧化膜的样子。

其结果为，在使用满足0.30≤X/Y≤0.78的关系、以及0.03≤Y≤6.0的关系的处理液的情况下，能够充分防止对热氧化膜、Poly-Si等带来不良影响，同时迅速去除CVD氧化膜。尤其是在使用满足0.30≤X/Y≤0.43的关系的处理液的情况下，能够充分防止对热氧化膜、Poly-Si等带来不良影响，同时在更短时间内确实可靠地将CVD氧化膜去除。与此相对，在使用不满足0.30≤X/Y≤0.78的关系的处理液的情况下，即，作为处理液，在使用X/Y＜0.30、或者X/Y＞0.78的关系成立的液体的情况下，存在的问题有：将作为需要残存部的热氧化膜连同作为需要除去部的CVD氧化膜一起去除，或者给作为需要残存部的Poly-Si带来损害，或者不能充分去除作为需要去除部的CVD氧化膜等。

并且，如上所述，将使第1液体、第2液体的流量发生种种变化时的热氧化膜(需要残存部)的蚀刻速率显示于图6。

由图6可知，在使用满足0.30≤X/Y≤0.78的关系的处理液的情况下，能够使热氧化膜的蚀刻速率足够小。

(实施例3)

根据上述实施方式所说明的方法，制造具有如图2所示的多金属栅电极的半导体部件。

这时，与上述实施例同样，使处理液中的NH₄OH的浓度X[mol/L]、以及HF的浓度Y[mol/L]改变。

其结果为，得到与上述实施例同样的结果。即，在使用满足0.30≤X/Y≤0.78的关系以及0.03≤Y≤6.0的关系的处理液的情况下，不会给需要残存部(构成多金属栅电极63的氮化钨膜632以及钨膜633等)带来不良影响，能够确实可靠地将抗蚀剂残渣、粒子以及聚合物(干蚀刻聚合物)等无用物质去除。与此相对，在使用不满足0.30≤X/Y≤0.78的关系的处理液的情况下，即，在使用X/Y＜0.30、或者X/Y＞0.78的关系成立的液体作为处理液的情况下，存在的问题有：将需要残存部连同无用物质一起去除，或者无法充分将无用物质(需要去除部)去除等。

(实施例4)

通过在上述的实施方式中说明的图3～图4所示的方法，制造互补型半导体装置(CMOS)。

此时，与上述实施例同样，使处理液中的NH₄OH的浓度X[mol/L]、以及HF的浓度Y[mol/L]改变。

其结果为，得到与上述实施例同样的结果。即，在使用满足0.30≤X/Y≤0.78的关系以及0.03≤Y≤6.0的关系的处理液的情况下，不会给需要残存部(由高熔点金属构成的部位等)带来不良影响，能够确实可靠地将抗蚀剂残渣、粒子以及聚合物(干蚀刻聚合物)等无用物质去除。与此相对，在使用不满足0.30≤X/Y≤0.78的关系的处理液的情况下，即，在使用X/Y＜0.30、或者X/Y＞0.78的关系成立的液体作为处理液的情况下，存在的问题有：将需要残存部连同无用物质一起去除，或者无法充分将无用物质(需要去除部)。

(实施例5)

与上述实施方式同样，使用满足0.30≤X/Y≤0.78的关系以及0.03≤Y≤6.0的关系的处理液，制造液晶面板，进而制造具备该液晶面板的投射型显示装置。其结果，在得到的投射型显示装置中，能够在相当长的时间内显示清晰且对比度优良的图像。即，具备本发明的半导体部件的电子机器，可靠性非常高。

Claims (11)

1、一种半导体基板的处理方法，其使用含有NH₄OH和HF的处理液对半导体基板进行处理，

当设所述处理液中的NH₄OH的浓度为X[mol/L]，设所述处理液中的HF的浓度为Y[mol/L]时，满足0.30≤X/Y≤0.78的关系、以及0.03≤Y≤6.0的关系。

2、根据权利要求1所述的半导体基板的处理方法，其中，

使用所述处理液，将在所述半导体基板的表面附近存在的、通过气相成膜法形成的氧化膜去除。

3、根据权利要求2所述的半导体基板的处理方法，其中，

当设所述处理液中的NH₄OH的浓度为X[mol/L]，设所述处理液中的HF的浓度为Y[mol/L]时，满足0.30≤X/Y≤0.43的关系、以及0.03≤Y≤6.0的关系。

4、根据权利要求1所述的半导体基板的处理方法，其中，

使用所述处理液，将在所述半导体基板的表面附近存在的蚀刻反应产物或者其改性物质去除。

5、根据权利要求4所述的半导体基板的处理方法，其中，

当设所述处理液中的NH₄OH的浓度为X[mol/L]，设所述处理液中的HF的浓度为Y[mol/L]时，满足0.43≤X/Y≤0.78的关系、以及0.03≤Y≤6.0的关系。

6、根据权利要求1所述的半导体基板的处理方法，其中，

在对所述半导体基板进行处理的装置内，通过至少混合含有NH₄OH的第1液体、和含有HF的第2液体，调制所述处理液。

7、根据权利要求1所述的半导体基板的处理方法，其中，

在对所述半导体基板进行处理的装置内，通过至少混合含有NH₄OH的第1液体、含有HF的第2液体、和纯水，调制所述处理液。

8、根据权利要求1所述的半导体基板的处理方法，其中，

所述处理液，实质上不含H₂O₂。

9、根据权利要求1所述的半导体基板的处理方法，其中，

所述半导体基板，其表面附近的至少一部分由高熔点金属等金属材料构成。

10、一种半导体部件，其中，

使用权利要求1所述的方法进行制造。

11、一种电子机器，其中，

具备权利要求10所述的半导体部件。

Images