DE112014006962T5 - Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung - Google Patents

Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE112014006962T5
DE112014006962T5 DE112014006962.0T DE112014006962T DE112014006962T5 DE 112014006962 T5 DE112014006962 T5 DE 112014006962T5 DE 112014006962 T DE112014006962 T DE 112014006962T DE 112014006962 T5 DE112014006962 T5 DE 112014006962T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
etching solution
etching
bath
solution
hydrogen peroxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE112014006962.0T
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuaki Yamanaka
Daisuke CHIKAMORI
Shinichirou KATSUKI
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of DE112014006962T5 publication Critical patent/DE112014006962T5/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67075Apparatus for fluid treatment for etching for wet etching
    • H01L21/67086Apparatus for fluid treatment for etching for wet etching with the semiconductor substrates being dipped in baths or vessels
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/02Local etching
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10Etching compositions
    • C23F1/14Aqueous compositions
    • C23F1/32Alkaline compositions
    • C23F1/38Alkaline compositions for etching refractory metals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/0445Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising crystalline silicon carbide
    • H01L21/048Making electrodes
    • H01L21/0495Schottky electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/285Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
    • H01L21/28506Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
    • H01L21/28512Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L21/28537Deposition of Schottky electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/308Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321After treatment
    • H01L21/3213Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
    • H01L21/32133Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
    • H01L21/32134Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by liquid etching only
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/16Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L29/1608Silicon carbide
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/47Schottky barrier electrodes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Weting (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung umfasst: einen Herstellungsschritt, einen Strömungsschritt und einen Behandlungsschritt. Der Herstellungsschritt stellt eine Ätzlösung durch Lösen von Titan in einer Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Lösung im Voraus vor der Verwendung der Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Lösung zum Ätzen her. Der Strömungsschritt lässt die Ätzlösung nach dem Herstellungsschritt so strömen, dass eine Konzentration der Ätzlösung in einem Behandlungsbad konstant wird. Der Behandlungsschritt ätzt eine Metallschicht auf einen Halbleiter-Wafer mit der Ätzlösung durch Einlegen des Halbleiter-Wafers, der eine Fotolackschicht und die Metallschicht aufweist, in das Behandlungsbad, nachdem der Strömungsschritt gestartet wurde. Die Metallschicht wird vorzugsweise aus Titan gebildet, und eine Temperatur der Ätzlösung wird durch Strömen der Ätzlösung dadurch eingestellt, dass die Ätzlösung über eine Temperatursteuervorrichtung strömt.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung.
  • Hintergrund
  • Verschiedene Techniken zum Verhindern von Änderungen der Ätzgeschwindigkeit sind in Bezug auf ein Nassätzen auf einer Metallschicht, wie in den nachstehend gezeigten Patentliteraturen 1 und 2 beschrieben, bekannt.
  • Literaturliste
  • Patentliteratur
    • [PTL 1] JP 2002-241968 A
    • [PTL 2] JP 2009-267115 A
  • Zusammenfassung
  • Technisches Problem
  • In einem Halbleiterherstellungsverfahren wird ein Nassätzen auf einer Titanschicht unter Verwendung einer Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Lösung ausgeführt. Eine Technik zum Zirkulieren einer Ätzlösung zur Konzentrationshomogenisierung oder Temperaturstabilisierung ist ebenfalls bekannt. Wenn die Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Lösung zirkuliert wird, wird jedoch die Zersetzung von Wasserstoffperoxid gefördert und daher sinkt die Konzentration an Wasserstoffperoxid im Laufe der Zeit. Die Ätzgeschwindigkeit wird durch die Wasserstoffperoxid-Konzentration stark beeinflusst. Daher verringert sich die Ätzgeschwindigkeit, wenn eine Zeit nach der Herstellung der Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Lösung verstreicht, und die Ätzgeschwindigkeit kann nicht konstant aufrechterhalten werden.
  • Die vorliegende Erfindung wurde zum Lösen des oben beschriebenen Problems konzipiert, und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Halbleitervorrichtung-Herstellungsverfahren bereitzustellen, das in der Lage ist, die Ätzgeschwindigkeit für eine lange Zeitspanne aufrechtzuerhalten.
  • Lösung des Problems
  • Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Herstellungsschritt zum Herstellen einer Ätzlösung durch Lösen von Titan in einer Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Lösung im Voraus vor der Verwendung der Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Lösung zum Ätzen; einen Strömungsschritt zum Strömen der Ätzlösung nach dem Herstellungsschritt, sodass eine Konzentration der Ätzlösung in einem Behandlungsbad konstant wird; und einen Behandlungsschritt zum Ätzen einer Metallschicht auf einen Halbleiter-Wafer mit der Ätzlösung durch Einlegen des Halbleiter-Wafers, der eine Fotolackschicht und die Metallschicht aufweist, in das Behandlungsbad, nachdem der Strömungsschritt gestartet wurde.
  • Vorteilhafter Effekt der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Ätzgeschwindigkeit für eine lange Zeitdauer dadurch konstant gehalten werden, dass die Zersetzung von Wasserstoffperoxid in einer Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Lösung verhindert wird.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • 2 zeigt eine Darstellung, die eine Nassätzvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • 3 zeigt eine Darstellung, die eine Nassätzvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • 4 zeigt eine Darstellung, die einen Schritt des Herstellens der Ätzlösung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • 5 zeigt eine Darstellung, die einen Schritt des Herstellens der Ätzlösung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • 6 zeigt eine Darstellung, die einen Ätzschritt gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • 7 zeigt eine Darstellung, welche die Ergebnisse eines Experiments an einem Vergleichsbeispiel gegenüber dem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
  • 8 zeigt eine Darstellung, welche die Ergebnisse von Experimenten am Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • 9 zeigt eine Darstellung, welche die Ergebnisse von Experimenten am Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • 1 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 2 und 3 zeigen Darstellungen, die eine Nassätzvorrichtung 50 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein im Ablaufdiagramm von 1 dargestellter Ätzprozess unter Verwendung der Nassätzvorrichtung 50 zum Ätzen einer Titanschicht 14 auf einen in 6 dargestellten Siliziumkarbid-(SiC-)Wafer 10 ausgeführt.
  • Wie in 2 dargestellt, ist die Nassätzvorrichtung 50 mit einem Behandlungsbad 20, einer ersten Rohrleitung 30, einer Umwälzpumpe 32, einer Temperatursteuervorrichtung 34, einer zweiten Rohrleitung 36 und einem Konzentrationsmessgerät 38 versehen. Eine Ätzlösung 29 wird im Behandlungsbad 20 aufbewahrt. Ein Ende und das andere Ende der ersten Rohrleitung 30 sind mit dem Behandlungsbad 20 verbunden, um die Ätzlösung 29 darin zirkulieren zu lassen. Die Umwälzpumpe 32 und die Temperatursteuervorrichtung 34 sind an Zwischenpositionen in der ersten Rohrleitung 30 vorgesehen. Die Ätzlösung 29 kann durch Betätigen der Umwälzpumpe 32 durch die erste Rohrleitung 30 zirkuliert werden. Die Temperatursteuervorrichtung 34 ist an einer Zwischenposition in der ersten Rohrleitung 30 vorgesehen. Es wird bewirkt, dass die Ätzlösung 29 durch die Temperatursteuervorrichtung 34 strömt, um eine Steuerung der Temperatur der Ätzlösung 29 zu ermöglichen. Ein Ende der zweiten Rohrleitung 36 ist mit einem Auslass der Umwälzpumpe 32 verbunden, während das andere Ende der zweiten Rohrleitung 36 oberhalb des Behandlungsbads 20 positioniert ist. Tröpfchen 39 der Ätzlösung 29 können vom anderen Ende der zweiten Rohrleitung 36 zugeführt werden. Das Konzentrationsmessgerät 38 ist an einer Zwischenposition in der zweiten Rohrleitung 36 vorgesehen. Aus einem mit dem Konzentrationsmessgerät 38 gemessenen Wert kann die Konzentration der umgewälzten Ätzlösung 29 erkannt werden. Die Strömungsgeschwindigkeit in der ersten Rohrleitung 30 kann z. B. auf mehrere Liter pro Minute eingestellt werden, und die Strömungsgeschwindigkeit in der zweiten Rohrleitung 36 kann auf mehrere Kubikzentimeter pro Minute eingestellt werden.
  • Als konkreten Aufbau des Behandlungsbads 20 kann ein Behandlungsbad mit einer Vielzahl von Bädern, wie z. B. in 3 dargestellt, verwendet werden. 3 zeigt eine Schnittansicht eines Behandlungsbads 20. Das Behandlungsband 20 umfasst ein inneres Bad 201, in das der SiC-Wafer 10 einzulegen ist, und ein äußeres Bad 202, welches das innere Bad 201 umschließend vorgesehen ist. Die aus dem inneren Bad 201 überlaufende Ätzlösung 29 strömt in das äußere Bad 202. Die Umwälzpumpe 32 zieht die Ätzlösung 29 im äußeren Bad 202 von einem Ende der ersten Rohrleitung 30, das mit einer Bodenfläche des äußeren Bads 202 verbunden ist, heraus. Die Umwälzpumpe 32 führt die Ätzlösung 29 über das andere Ende der ersten Rohrleitung 30, die mit einer Bodenfläche des inneren Bades 201 verbunden ist, dem inneren Bad 201 zu. Die Ätzlösung 29 wird dadurch im Verarbeitungsbad 20 zirkuliert. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das Behandlungsbad 20 beschränkt, das die in 3 dargestellte Struktur mit zwei Bädern aufweist. Eine Struktur mit einem Bad kann für die vorliegende Erfindung ausreichen. Die Ätzlösung 29 im Behandlungsbad kann neben der Einrichtung zum Zirkulieren unter Verwendung der ersten Rohrleitung 30 unter Verwendung bekannter Einrichtungen gerührt werden.
  • Im Ablaufdiagramm von 1 dargestellte Schritte werden nachfolgend beschrieben. Zuerst wird in Schritten S100 und S102 die Ätzlösung 29 hergestellt. Die Ätzlösung 29 wird insbesondere durch Lösen von Titan in einer Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Lösung 22 vor der Ätzverwendung hergestellt.
  • (Schritt S100)
  • Im Schritt S100 wird zuerst die Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Lösung 22 gemischt. 4 zeigt eine Darstellung, die einen Schritt des Herstellens der Ätzlösung 29 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Ammoniakwasser 24, worin kein Titan gelöst ist, eine Wasserstoffperoxid-Lösung 26 und reines Wasser 28 werden sukzessiv in das Behandlungsbad 20 gegeben, wodurch die Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Lösung 22 hergestellt wird. Es ist von Vorteil, jede Flüssigkeit zum Zeitpunkt der Herstellung der Lösung hinzuzugeben, da sich die Konzentration verändert, wenn die Lösung im Voraus gemischt wird. Die Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Lösung 22 befindet sich in einem vor dem Ätzen verwendeten Zustand, d. h. in einem unbenutzten Zustand, und enthält daher kein Metall wie z. B. Titan.
  • (Schritt S102)
  • Anschließend rückt der Prozess zu einem Schritt S102 vor und Titan wird in der Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Lösung 22 gelöst. 5 zeigt eine Darstellung, die den Schritt des Herstellens der Ätzlösung 29 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Mit Bezug auf 5 wird die Titanschicht 42 in der Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Lösung 22 z. B. durch Einlegen eines Halbleiter-Wafers 44 in das Behandlungsbad 20 gelöst, der eine Titanschicht 42 aufweist, die auf einem Halbleitersubstrat 40, wie z. B. einem Silizium-(Si-)Substrat, ausgebildet ist. Der Halbleiter-Wafer 44 dient zum vorherigen Lösen von Titan in der Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Lösung 22. Daher weist der Halbleiter-Wafer 44 im Gegensatz zum beim Ätzen auszuführenden Wafer keine Fotolackschicht auf, die zum Mustern der Titanschicht 42 vorgesehen ist. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel unter Verwendung des Halbleiter-Wafers 44 beschränkt. Es können beispielsweise feine Titanpartikel in das Behandlungsbad 20 eingebracht werden. Die Ätzlösung 29 wird durch den Schritt S102 fertiggestellt.
  • (Schritt S104)
  • Anschließend wird in einem Schritt S104 die Umwälzpumpe 32 in der in 2 dargestellten Vorrichtungsanordnung zum Zirkulieren der Ätzlösung 29 betätigt. In einem bevorzugten Modus gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Ätzlösung 29 im Behandlungsbad 20 unter Verwendung der Umwälzpumpe 32 zirkuliert, um die Konzentration und Temperatur der Ätzlösung in Behandlungsbad 20 konstant zu machen. Die Ätzgleichförmigkeit wird durch das Zirkulieren der Ätzlösung 29 verbessert. Das heißt, die Konzentration der Ätzlösung 29 im Behandlungsbad 20 kann durch das Zirkulieren der Ätzlösung 29 im Behandlungsart 20 mittels der Umwälzpumpe 32 konstant aufrechterhalten werden. Da die Temperatursteuervorrichtung 34 am Behandlungsbad 20 angebracht ist, und da die Ätzlösung 29 zirkuliert wird, sodass die Temperatur der Ätzlösung 29 konstant ist, können auch Veränderungen der Ätzgeschwindigkeit bei Temperaturänderungen verhindert werden.
  • Wenn die Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Lösung zirkuliert wird, wird die Zersetzung von Wasserstoffperoxid gefördert und daher verringert sich die Konzentration an Wasserstoffperoxid im Laufe der Zeit. Die Ätzgeschwindigkeit wird durch die Konzentration des Wasserstoffperoxids stark beeinflusst. Daher reduziert sich die Ätzgeschwindigkeit, wenn eine Zeit nach der Herstellung der Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Lösung 22 verstreicht, und die Ätzgeschwindigkeit kann nicht konstant aufrechterhalten werden. Die Zersetzung von Wasserstoffperoxid neigt insbesondere aus zwei nachfolgend beschriebenen Gründen dazu, gefördert zu werden, wenn die Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Lösung 22 zirkuliert wird. Der erste Grund ist der, dass sich im Fall, bei dem das Behandlungsbad 20 mit zwei Bädern, wie in 3 dargestellt, verwendet wird, die Kontaktfläche zwischen der Ammoniak-Wasserstoffperoxyd-Lösung 22 und der Atmosphärenluft vergrößert, da die Struktur so ist, dass die Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Lösung 22 aus dem inneren Bad 201 in das äußere Bad 202 überläuft, wenn die Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Lösung 22 zirkuliert wird. Der zweite Grund ist der, dass in der Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Lösung 22 gelöster Sauerstoff aus der Lösung durch einen Kavitationseffekt aufgrund von Druckänderungen in der Umwälzpumpe 32 entweicht.
  • Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat ernsthafte Studien durchgeführt und festgestellt, dass die Zersetzung von Wasserstoffperoxid in der Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Lösung durch vorheriges Lösen von Titan verhindert werden kann. Dies ermöglicht eine konstante Beibehaltung der Ätzgeschwindigkeit über eine lange Zeitspanne. Der Grund dafür, dass die Zersetzung von Wasserstoffperoxid verhindert werden kann, wenn Titan unmittelbar nach der Herstellung der Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Lösung gelöst wird, wird nachfolgend beschrieben. Eine Reaktion des Wasserstoffperoxids, die durch eine nachstehende Formel 1 dargestellt ist, tritt in einer alkalischen Lösung zum Erzeugen eines Hydroperoxyradikals, d. h. OOH, auf. H2O2 + OH ⇔ H2O + OOH (Formel 1)
  • Es wird angenommen, dass das Hydroperoxyradikal zum Fördern der Zersetzung des Wasserstoffperoxids durch eine Reaktion mit dem Wasserstoffperoxid in einer alkalischen Lösung wirksam ist.
  • Es wird angenommen, dass die in der nachstehenden Formel 2 dargestellte Reaktion auftritt und die Zersetzung von H2O2 mit immer schnellerer Geschwindigkeit fortschreitet. H2O2 + OOH → O2 + H2O + OH (Formel 2)
  • Durch Lösen von Titan in der Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Lösung wird eine Reaktion bewirkt, die durch die nachstehende Formel 3 dargestellt ist. TiOOH + NH3 = NH2OH/TiOH (Formel 3)
  • Das Hydroperoxyradikal wird vorrangig zur Herstellung von Hydroxylamin verbraucht. Hydroxylamin, d.h. NH2OH, ist ein Titansalz. Da die durch die Formel 3 dargestellte Reaktion verursacht wird, kann die Reaktion des Hydroperoxyradikals, das die durch die Formel 2 dargestellte Zersetzung von Wasserstoffperoxid bewirkt, verhindert werden. Die Menge an Titan, die in der Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Lösung 22 gelöst werden soll, kann experimentell bestimmt werden, sodass die durch die obige Formel 2 dargestellte Reaktion ausreichend verhindert wird.
  • Anschließend wird in einem Schritt S106 der SiC-Wafer 10 in das Behandlungsbad 20 gelegt und in die Ätzlösung 29 eingetaucht. 6 zeigt eine Darstellung, die einen Ätzschritt gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Der zu ätzende SiC-Wafer 10 weist eine auf ein SiC-Substrat 12 gelegte Titanschicht 14 und eine auf die Titanschicht 14 gelegte Fotolackschicht 16 auf, und weist die in gewünschter Form gemusterte Fotolackschicht auf. 6 zeigt einen Zustand, bei dem eine geätzte Nut 15 in der Titanschicht 14 ausgebildet ist.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Titanschicht 14 auf den SiC-Wafer im Schritt S106 geätzt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch darauf nicht beschränkt. Eine Schicht aus einem anderen Metall als Titan kann unter Verwendung der Ätzlösung 29 geätzt werden. Beispielsweise kann eine Nickelschicht anstelle der Titanschicht 14 auf den SiC-Wafer 10 gelegt werden und im Schritt S106 geätzt werden. Unter dem Gesichtspunkt der Verhinderung einer Kontamination ist es jedoch vorteilhaft, dass das zuvor gelöste Metall und das zu ätzende Metall dasselbe ist. Das Herstellungsverfahren gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist daher zum Ätzen auf der Titanschicht 14 geeignet. Da sowohl Titan als auch Nickel mittels eines Schottky-Übergangs mit dem Siliziumkarbid verbunden ist, wird das Ätzverfahren gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vorzugsweise zum Ausbilden einer Schottky- Sperrschichtelektrode auf dem SiC-Substrat 12 verwendet.
  • Die Ergebnisse von Experimenten am Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf 7 bis 9 beschrieben. 7 zeigt eine Darstellung, welche die Ergebnisse eines Experiments an einem Vergleichsbeispiel im Vergleich zum Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Die 8 und 9 zeigen Darstellungen, welche die Ergebnisse von Experimenten am Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. In den 7 und 9 ist die NH3-Konzentration mit einer Raute eingezeichnet; die H2O2-Konzentration mit einem Quadrat eingezeichnet; und der Betrag an abgetragenem Titan ist in einem Fall, bei dem der SiC-Wafer 10 für 4 Minuten in die Ätzlösung 29 eingetaucht ist, mit einem Dreieck eingezeichnet. In den 7 und 9 kennzeichnet die Skala auf der linken Seite die Konzentration [%], während die Skala auf der rechten Seite den Betrag der abgetragenen Titanschicht [nm] kennzeichnet.
  • 7 zeigt eine Darstellung, welche die Ergebnisse eines Experiments veranschaulicht, bei dem als Vergleichsbeispiel eine Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Lösung verwendet wird, in der kein Titan gelöst ist. Die Ergebnisse zeigen Konzentrationsänderungen in Bezug auf die verstrichene Zeit und einen Betrag an abgetragenem Titan. Die verstrichene Zeit ist eine Zeit, die nach der Herstellung der Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Lösung verstrichen ist. In einem Bereich, in dem die verstrichene Zeit 0 bis ca. 10 Stunden unmittelbar nach dem Start des Experiments betrug, sank die H2O2-Konzentration rasch auf 10% oder darunter. Wenn die verstrichene Zeit ca. 100 Stunden lang wurde, sank die H2O2-Konzentration auf ca. 1 bis 0%. Der Betrag an abgetragenem Titan wurde in einem Stadium gemessen, bei dem die verstrichene Zeit 100 Stunden betrug und sich als im Wesentlichen Null nm ergab.
  • 8 zeigt die Beziehung zwischen der H2O2-Konzentration und der Titan-Ätzgeschwindigkeit. Der Betrag an abgetragenem Titan im Fall, bei dem der SiC-Wafer 10 für 4 Minuten in die Ätzlösung 29 eingetaucht war, wurde in Bezug auf die veränderte H2O2-Konzentration eingezeichnet. Wenn sich die H2O2-Konzentration reduziert, sinkt die Titan-Ätzgeschwindigkeit, wie dies in 8 dargestellt ist.
  • 9 zeigt die Ergebnisse eines Experiments unter Verwendung der Ätzlösung 29 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Im Gegensatz zu den in 7 dargestellten Ergebnissen war die H2O2-Konzentration extrem gering, selbst wenn die verstrichene Zeit 100 Stunden oder länger betrug. Die Reduzierung der H2O2-Konzentration war bei ca. 12% stabil. Das Ätzen der Titanschicht 14 wurde in einem Stadium ausgeführt, bei dem die verstrichene Zeit im Experiment am vorliegenden Ausführungsbeispiel ca. 160 Stunden betrug. Der Abtragbetrag durch dieses Ätzen betrug ca. 300 nm. Somit kann im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Ätzgeschwindigkeit für eine lange Zeitdauer dadurch konstant gehalten werden, dass die Zersetzung von Wasserstoffperoxid in der Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Lösung verhindert wird.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    SiC-Wafer
    12
    SiC-Substrat
    14, 42
    Titanschicht
    15
    geätzte Nut
    16
    Fotolackschicht
    20
    Behandlungsbad
    22
    Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Lösung
    24
    Ammoniakwasser
    26
    Wasserstoffperoxid-Lösung
    28
    reines Wasser
    29
    Ätzlösung
    30
    erste Rohrleitung
    32
    Umwälzpumpe
    34
    Temperatursteuervorrichtung
    36
    zweite Rohrleitung
    38
    Konzentrationsmessgerät
    39
    Tröpfchen
    40
    Halbleitersubstrat
    44
    Halbleiter-Wafer
    50
    Nassätzvorrichtung
    201
    inneres Bad
    202
    äußeres Bad

Claims (5)

  1. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, umfassend: einen Herstellungsschritt zum Herstellen einer Ätzlösung durch Lösen von Titan in einer Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Lösung im Voraus vor der Verwendung der Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Lösung zum Ätzen; einen Strömungsschritt zum Strömen der Ätzlösung nach dem Herstellungsschritt, sodass eine Konzentration der Ätzlösung in einem Behandlungsbad konstant wird; und einen Behandlungsschritt zum Ätzen einer Metallschicht auf einen Halbleiter-Wafer mit der Ätzlösung durch Einlegen des Halbleiter-Wafers, der eine Fotolackschicht und die Metallschicht aufweist, in das Behandlungsbad, nachdem der Strömungsschritt gestartet wurde.
  2. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Metallschicht aus Titan gebildet wird.
  3. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Temperatur der Ätzlösung durch Strömen der Ätzlösung dadurch eingestellt wird, dass die Ätzlösung über eine Temperatursteuervorrichtung strömt.
  4. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Behandlungsbad ein erstes Bad, in dem die Ätzlösung aufbewahrt wird, ein zweites Bad, in das die aus dem ersten Bad überlaufende Ätzlösung strömt, und einen Strömungskanal umfasst, der das erste Bad und das zweite Bad verbindet, und wobei im Strömungsschritt die Ätzlösung vom zweiten Bad zum ersten Bad durch den Strömungskanal zirkuliert wird.
  5. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Halbleiter-Wafer ein SiC-Wafer ist und die Metallschicht mittels eines Schottky-Übergangs mit dem SiC-Wafer verbunden ist.
DE112014006962.0T 2014-09-19 2014-09-19 Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung Pending DE112014006962T5 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2014/074881 WO2016042667A1 (ja) 2014-09-19 2014-09-19 半導体装置の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE112014006962T5 true DE112014006962T5 (de) 2017-06-01

Family

ID=55532730

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112014006962.0T Pending DE112014006962T5 (de) 2014-09-19 2014-09-19 Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9881818B2 (de)
JP (1) JP6545691B2 (de)
KR (1) KR101900631B1 (de)
CN (2) CN114438494A (de)
DE (1) DE112014006962T5 (de)
WO (1) WO2016042667A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111659665B (zh) * 2020-05-29 2022-02-01 徐州鑫晶半导体科技有限公司 硅片的清洗方法及硅片的清洗设备

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07166373A (ja) * 1993-12-15 1995-06-27 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk はんだバンプのバリヤメタル用エッチング液
JPH0942600A (ja) * 1995-08-02 1997-02-14 Hitachi Ltd 薬液供給装置
JPH09275098A (ja) * 1996-04-03 1997-10-21 Casio Comput Co Ltd エッチング方法
JPH10223595A (ja) * 1997-02-03 1998-08-21 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理装置
US6399517B2 (en) * 1999-03-30 2002-06-04 Tokyo Electron Limited Etching method and etching apparatus
KR100396695B1 (ko) 2000-11-01 2003-09-02 엘지.필립스 엘시디 주식회사 에천트 및 이를 이용한 전자기기용 기판의 제조방법
JP3939630B2 (ja) * 2002-10-31 2007-07-04 エム・エフエスアイ株式会社 沸騰薬液の管理方法
JP2004214243A (ja) * 2002-12-27 2004-07-29 Toshiba Corp 半導体ウェーハのエッチング方法及びエッチング装置
JP4363061B2 (ja) * 2003-03-04 2009-11-11 株式会社デンソー 抵抗体を備えた半導体装置の製造方法
JP4471094B2 (ja) * 2004-05-11 2010-06-02 三菱瓦斯化学株式会社 チタンまたはチタン合金のエッチング液
JP4551229B2 (ja) * 2005-01-31 2010-09-22 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置の製造方法およびエッチング液
US20060247803A1 (en) * 2005-03-29 2006-11-02 Kazushi Mori Control system, control method, process system, and computer readable storage medium and computer program
JP4978548B2 (ja) 2008-04-25 2012-07-18 三菱化学株式会社 エッチング方法及び半導体デバイス用基板の製造方法
JP2014011342A (ja) * 2012-06-29 2014-01-20 Denso Corp 炭化珪素半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016042667A1 (ja) 2016-03-24
JPWO2016042667A1 (ja) 2017-06-01
CN114438494A (zh) 2022-05-06
US20170154798A1 (en) 2017-06-01
JP6545691B2 (ja) 2019-07-17
KR101900631B1 (ko) 2018-09-19
CN107075694A (zh) 2017-08-18
KR20170042738A (ko) 2017-04-19
US9881818B2 (en) 2018-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60304412T2 (de) Verfahren zur Regenerierung einer Ätzlösung, Ätzverfahren und Ätzvorrichtung
DE2822901C2 (de) Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen
DE102006020823B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer polierten Halbleiterscheibe
DE112015005277B4 (de) Verfahren zum Polieren von Siliciumwafern
DE112005000863T5 (de) Verfahren zur Hitzebehandlung eines Siliziumhalbleitersubstrats und durch dieses Verfahren behandeltes Silizumhalbleitersubstrat
DE112010003900T5 (de) Lösung zum Ätzen von Silizium und Ätz-Verfahren
DE19825033A1 (de) System zum Behandeln von Halbleitersubstraten und Behandlungsverfahren von Halbleitersubstraten
DE112015004795T5 (de) Siliziumkarbidsubstrat und Verfahren zur Herstellung desselben
DE112015005348T5 (de) Siliziumkarbid-Substrat, Verfahren zur Herstellung desselben und Verfahren zur Hersteliung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung
EP3555348B1 (de) Halbleiterscheibe aus einkristallinem silizium und verfahren zur herstellung einer halbleiterscheibe aus einkristallinem silizium
DE69712955T2 (de) Verfahren zum Detektieren von Kristalldefekten in Silizium-Einkristallsubstraten
DE19829863B4 (de) Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung
DE112014006962T5 (de) Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung
DE102014208815A1 (de) Halbleiterscheibe aus Silizium und Verfahren zu derenHerstellung
DE10248481B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur nasschemischen Behandlung von Silicium
DE2727788A1 (de) Plasma-aetzverfahren und mit diesem verfahren hergestellte vorrichtung
DE2239687B2 (de) Verfahren zum aetzen eines mehrschichtigen halbleiterkoerpers mit einem fluessigen aetzmittel
WO2018189131A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur chemischen behandlung eines halbleiter-substrats mit einer gesägten oberflächenstruktur
DE112013001393T5 (de) Verfahren zum Dünnen der aktiven Siliziumschicht eines Substrats vom Typ "Silizium-auf-lsolator" (SOI))
WO2016150788A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur chemischen behandlung eines halbleiter-substrats
EP1010223B1 (de) Verfahren zum behandeln von substraten
DE112010004793T5 (de) Reinigungsverfahren
WO2016012405A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur strukturierung von ober- und unterseite eines halbleitersubstrats
EP1956643B1 (de) Verfahren zur Verringerung und Homogenisierung der Dicke einer Halbleiterschicht, die sich auf der Oberfläche eines elektrisch isolierenden Materials befindet
DE2226264C2 (de) Verfahren zum zweistufigen Ätzen einer Ausnehmung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R084 Declaration of willingness to licence
R016 Response to examination communication