JP2001508944A

JP2001508944A - メタライゼーション層のパッシベーション方法

Info

Publication number: JP2001508944A
Application number: JP53198898A
Authority: JP
Inventors: グレイアム，サンドラ・ダブリュー
Original assignee: セミトゥール・インコーポレイテッド
Priority date: 1997-01-23
Filing date: 1998-01-05
Publication date: 2001-07-03
Also published as: KR20000070378A; WO1998032546A1; TW403966B; CN1247486A; US5882425A; EP1003615A1; EP1003615A4; AU6016198A

Abstract

(57)【要約】メタライゼーションのエッチング工程が行われた半導体ウエハは、その中に溶けた十分な量のＣＯ₂を有する弗素含有溶液を用いて除去されるエッチング後の残渣を含む。代わりに、又はそれに加えて、残渣を除去するのに用いられた弗素含有溶液等が、その中に溶けた十分な量のＯ₃を含む溶媒を用いてウエハからすすぎ落とされる。それぞれの場合において、メタライゼーション層のピッティングが減少する。

Description

【発明の詳細な説明】メタライゼーション層のパッシベーション方法発明の背景多くの連続した工程が、半導体集積回路デバイスを作製するのに用いられる。そのような工程の１つが、集積回路が形成される半導体ウエハの上に堆積されたメタライゼーションのエッチングである。アルミニウムは、シリコン集積回路で、最も一般的に使用されるメタライゼーションである。それは、しばしば、性質を改良するために、特に、デバイス製造者により負わされる工程や信頼性の要求を満たすために、シリコン及び／又は銅と合金化される。しかしながら、そのような合金化は、メタライゼーション層の腐食による故障発生度を増加させる。最も一般的な腐食源（corrodants）は、塩素、弗素を含むプラズマエッチの解離生成物、及びＨＦを含んだウエットエッチの解離生成物である。最先端技術のメタライゼーションの寸法は、０．９ミクロン又はそれ以下であるため、腐食の結果である最も小さいピットは、デバイスの電気的特性に大きく影響し、回路の完全な故障さえも招きうる。このような従来のエッチング工程は、また、更に、ピッティング（点食）の問題の原因となる次のウエハ処理ステップで除去されなければならない有機金属の残渣を後に残す。有機金属残渣の除去は、伝統的には、２つの基本的な型の溶液の１つの適用により達成される。第１の溶液の型は、例えば、低濃度ＨＦを含むエチレングリコール系溶液である。第２の溶液の型は、例えば、ある濃度のＮＨ₄Ｆを含む水溶液である。第２の溶液の型については、ＮＨ₄Ｆの水溶液の濃度が高い程、その溶液が、望まない有機金属残渣をウエハから除去するのに、より有効である。しかしながら、より高い濃度のＮＨ₄Ｆは、また、メタライゼーション層のピッティングの可能性と程度を増加させる。ＮＨ₄Ｆによる実質的なピッティングは、また、低いＮＨ₄Ｆ濃度においても観察されている。本発明者は、この問題を認識し、ウエハ表面から望まない有機金属の残渣を有効に除去するとともに、ピッティングの可能性と程度を十分に減少させる方法及び溶液を開発した。発明の概要メタライゼーションのエッチング工程が行われた半導体ウエハは、その中に溶けた十分な量のＣＯ₂を有する弗素含有溶液を用いて除去されるエッチング後（p ost-etching）の残渣を含む。代わりに、又はそれに加えて、残渣を除去するのに用いられた弗素含有溶液が、その中に溶けた十分な量のＯ₃を含む溶媒を用いてウエハからすすぎ落とされる。それぞれの場合において、メタライゼーション層のピッティングが減少する。図面の簡単な説明図１は、本発明のーの具体例にかかるエッチング後の残渣の除去工程のフローダイアグラムである。図２は、本発明の他の具体例にかかるエッチング後の残渣の除去工程のフローダイアグラムである。発明を実施するための最良の形態図１は、エッチング後の残渣の有効な除去と同時に、他の方法では、その結果として発生するピッティングの低減及び／又は除去を含む工程の一の具体例を示すフローダイアグラムである。示されたように、メタライゼーション層を備えた半導体ウエハが、ステップ１０で準備される。メタライゼーション層は、例えば、多くのメタライゼーション金属のいずれか１つ、又は組み合わせでも良い。そのような材料は、アルミニウム、アルミニウム合金等を含む。一般的に用いられるアルミニウム合金は、アルミニウムと銅との合金を含む。ステップ１５では、メタライゼーション層がエッチングされ、所望のメタライゼーションパターンが形成される。メタライゼーション層のエッチングは、半導体ウエハから除去されなければならない残渣を残す。そのような残渣は、典型的には、有機金属残渣である。残渣の除去は、ステップ２０で完全に行われる。ステップ２０では、新しく、効果的な溶液が半導体ウエハに用いられる。特に、ＮＨ₄Ｆの水溶液が、ウエハに用いられる。水溶液は、少なくとも約２×１０^-1又はそれ以上のＮＨ₄Ｆ濃度を有し、その中に溶解したＣＯ₂を含む。溶解したＣＯ₂の量は十分に多く、溶解したＣＯ₂を含まないＮＨ₄Ｆ水溶液と比較した場合、メタライゼーション層のピッティングは十分に低減される。溶液は、ＣＯ₂が十分に飽和していることが好ましい。ＣＯ₂は、例えば、分散導入（sparging）で水溶液中に溶かすことができる。そのような分散導入は、室温で、２０ｐｓｉにおいて１リットル／分の速度で、約１時間行うことができる。溶液は、例えば、溶媒噴霧システム、又は酸噴霧システムにより供給されても良い。上述の溶液を用いた処理の後、ステップ２５で、溶液は半導体ウエハから除去される。例えば、ウエハは、脱イオン水（de-ionized）等の噴霧を用いて洗浄しても構わない。代わりに、溶液は、ＩＰＡのような中間的な洗浄化合物（interm ediate rinse chemical）を用いて除去しても構わない。図２は、エッチング後の残渣の有効な除去と同時に、他の方法ではその結果として発生するピッティングの低減及び／又は除去を含む工程の他の具体例を示すフローダイアグラムである。この具体例によれば、メタライゼーション層を備えた半導体ウエハは、ステップ３０で準備される。上述のように、メタライゼーション層は、例えば、多くのメタライゼーション材料のいずれか１つ又は組み合わせでも良い。そのような材料は、アルミニウム、アルミニウム合金等を含む。一般に用いられるアルミニウム合金は、アルミニウムと銅とに合金を含む。ステップ３５では、メタライゼーション層がエッチングされ、所望のメタライゼーションパターンが形成される。メタライゼーション層のエッチングは、半導体ウエハから除去されなければならない残渣を残す。そのような残渣は、既に述べたように、典型的には有機金属残渣である。残渣の除去は、ステップ４０で完全に行われる。ステップ４０では、弗素含有水溶液が半導体ウエハに用いられる。そのような使用に適した他の水溶液は、次の通りである：エチレングリコール及び弗素溶液、プロピレングリコール及び弗素溶液、ヒドロキシルアミン溶液、ジメチルスルホキシド溶液、モノエタノールアミン溶液等。ここに示した特別な具体例では、ＮＨ₄Ｆの水溶液が、ウエハに用いられる。水溶液は、少なくとも約２×１０^-1Ｍ又はそれ以上のＮＨ₄Ｆ濃度を有し、０．５から１．０Ｍの濃度を含んでも良い。より高濃度レベルの溶液は、より低濃度レベルの溶液より、より効果的、エッチング後の残渣の除去を助ける。必要ではないけれども、溶液は、図１と関連して上述したものでもよく、その中に溶けたＣＯ₂を含んでも良い。上述の溶液用いた処理の後、独自のリンス溶液を用いたステップ４０で、溶液は半導体ウエハから除去される。特に、リンス溶液は、弗素含有溶液を除去することができる溶媒を含む。リンス溶液は、その中に溶けたＯ₃を有する。溶媒は、Ｏ₃が十分に飽和した脱イオン水であることが好ましい。Ｏ₃は、例えば、分散導入工程を通して溶液中に導入されるのが好ましい。このリンス溶液を用いることにより、そうでなくて、例えば脱イオン水のような溶媒のみがリンス工程で用いられた場合に発生するピッティングと比較した場合、メタライゼーション層のピッティングが十分に低減される。上述のプロセスに対して、その基本的な技術からはずれることなく、多くの変形を行うことができる。本発明は、１またはそれ以上の特別な具体例を参照しながら、重要な細部について述べたが、添付したクレームで述べたような本発明の範囲及び精神からはずれることなく、その変形が可能であることを当業者は認識するであろう。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】平成１１年４月１２日（１９９９．４．１２）【補正内容】請求の範囲１．メタライゼーションを有する半導体ウエハから残渣を除去する溶液であって、少なくとも２×１０^-1Ｍ又はそれ以上の濃度のＮＨ₄Ｆを有するＮＨ₄Ｆの水溶液を含み、該ＮＨ₄Ｆが、その中に溶けた十分な濃度のＣＯ₂を有する溶液。２．上記溶液が、ＣＯ₂が分散導入された溶液である請求項１の溶液。３．上記溶液が、ＣＯ₂で十分に飽和された溶液である請求項１の溶液。４．（削除）５．（削除）６．（削除）７．半導体ウエハのメタライゼーション層のエッチングにより生じるエッチング後の残渣を除去するプロセスであって、該プロセスが、少なくとも２×１０^-1Ｍ又はそれ以上の濃度のＮＨ₄Ｆを有するＮＨ₄Ｆの水溶液を含む溶液であって、その中に溶けた十分な量のＣＯ₂を含む溶液を、該ウエハに適用する工程を含むプロセス。８．更に、その適用後に、上記ウエハの表面から上記溶液を除去する工程を含む請求項７のプロセス。９．上記メタライゼーション層が、アルミニウムを含む請求項７のプロセス。１０．上記メタライゼーション層が、アルミニウム合金を含む請求項７のプロセス。１１．上記メタライゼーション層が、アルミニウムと銅との合金を含む請求項７のプロセス。１２．上記溶液が、ＣＯ₂で飽和されている請求項７のプロセス。１３．半導体ウエハのメタライゼーション層のエッチングにより生じるエッチング後の残渣を除去するプロセスであって、該プロセスが、ＮＨ₄Ｆの水溶液を含む溶液を該ウエハに適用する工程と、その中に溶けた十分な量のＯ₃を含む脱イオン水を用いて、該溶液を該ウエハからすすぎ落とす工程とを含むプロセス。１４．上記脱イオン水が、Ｏ₃で十分に飽和された脱イオン水である請求項１３のエッチング後の残渣の除去プロセス。１５．上記溶液が、少なくとも２×１０^-1Ｍ又はそれ以上の濃度のＮＨ₄Ｆを有するＮＨ₄Ｆの水溶液を含む溶液である請求項１４のエッチング後の残渣の除去プロセス。１６．上記溶液が、少なくとも５×１０^-1Ｍ又はそれ以上の濃度のＮＨ₄Ｆを有するＮＨ₄Ｆの水溶液を含む溶液である請求項１４のエッチング後の残渣の除去プロセス。１７．上記メタライゼーション層が、アルミニウムを含む請求項１４のエッチング後の残渣の除去プロセス。１８．上記メタライゼーション層が、アルミニウム合金を含む請求項１４のエッチング後の残渣の除去プロセス。１９．上記メタライゼーション層が、アルミニウムと銅との合金を含む請求項１４のエッチング後の残渣の除去プロセス。２０．半導体ウエハのメタライゼーション層のエッチングにより生じるエッチング後の残渣を除去するプロセスであって、該プロセスが、弗素含有溶液を該ウエハとその上に堆積されたメタライゼーション層に適用する工程と、該弗素含有溶液のための溶媒であって、その中に溶けたＯ₃を含む溶媒を用いて、該溶液を該ウエハと該メタライゼーション層からすすぎ落とす工程とを含むプロセス。２１．上記弗素を基礎とする溶液が、少なくとも２×１０^-1Ｍ又はそれ以上の濃度のＮＨ₄Ｆを有するＮＨ₄Ｆの水溶液を含む請求項２０のエッチング後の残渣の除去プロセス。２２．上記弗素を基礎とする溶液が、少なくとも５×１０^-1Ｍ又はそれ以上の濃度のＮＨ₄Ｆを有するＮＨ₄Ｆの水溶液を含む請求項２０のエッチング後の残渣の除去プロセス。２３．上記溶媒が、脱イオン水である請求項２１のエッチング後の残渣の除去プロセス。２４．上記脱イオン水が、Ｏ₃で少なくとも十分に飽和された脱イオン水である請求項２３のエッチング後の残渣の除去プロセス。２５．上記溶媒が、脱イオン水である請求項２２のエッチング後の残渣の除去プロセス。２６．上記脱イオン水が、Ｏ₃で少なくとも十分に飽和された脱イオン水である請求項２５のエッチング後の残渣の除去プロセス。２７．上記溶媒が、脱イオン水である請求項２０のエッチング後の残渣の除去プロセス。２８．上記脱イオン水が、Ｏ₃で少なくとも十分に飽和された脱イオン水である請求項２７のエッチング後の残渣の除去プロセス。２９．半導体ウエハのメタライゼーション層のエッチング後の残渣除去プロセスが行われた半導体ウエハをすすぐためのリンス溶液であって、該残渣除去プロセスが弗素含有溶液を用い、該リンス溶液が該ウエハから該弗素含有溶液をすすぎ落とすのに適した溶媒を含み、該リンス溶液がその中に溶けた十分な濃度のＯ₃ を有するリンス溶液。３０．上記リンス溶液が、脱イオン水を含む請求項２９の溶液。３１．上記リンス溶液が、Ｏ₃で十分に飽和されている請求項２９の溶液。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims

【特許請求の範囲】１．メタライゼーションを有する半導体ウエハから残渣を除去する溶液であって、少なくとも２×１０^-1Ｍ又はそれ以上の濃度のＮＨ₄Ｆを有するＮＨ₄Ｆの水溶液を含み、該ＮＨ₄Ｆが、その中に溶けた十分な濃度のＣＯ₂を有する溶液。２．上記溶液が、ＣＯ₂が分散導入された溶液である請求項１の溶液。３．上記溶液が、ＣＯ₂で十分に飽和された溶液である請求項１の溶液。４．半導体ウエハのメタライゼーション層のエッチング後に、残渣の除去工程が行われた半導体ウエハをすすぐ溶液であって、その中に溶けた十分な濃度のＯ₃ を有する脱イオン水を含む溶液。５．上記溶液が、Ｏ₃が分散導入された溶液である請求項４の溶液。６．上記溶液が、Ｏ₃で十分に飽和された溶液である請求項４の溶液。７．半導体ウエハのメタライゼーション層のエッチングにより生じるエッチング後の残渣を除去するプロセスであって、該プロセスが、少なくとも２×１０^-1Ｍ又はそれ以上の濃度のＮＨ₄Ｆを有するＮＨ₄Ｆの水溶液を含む溶液であって、その中に溶けた十分な量のＣＯ₂を含む溶液を、該ウエハに適用する工程を含むプロセス。８．更に、その適用後に、上記ウエハの表面から上記溶液を除去する工程を含む請求項７のプロセス。９．上記メタライゼーション層が、アルミニウムを含む請求項７のプロセス。１０．上記メタライゼーション層が、アルミニウム合金を含む請求項７のプロセス。１１．上記メタライゼーション層が、アルミニウムと銅との合金を含む請求項７のプロセス。１２．上記溶液が、ＣＯ₂で飽和されている請求項７のプロセス。１３．半導体ウエハのメタライゼーション層のエッチングにより生じるエッチング後の残渣を除去するプロセスであって、該プロセスが、ＮＨ₄Ｆの水溶液を含む溶液を該ウエハに適用する工程と、その中に溶けた十分な量のＯ₃を含む脱イオン水を用いて、該溶液を該ウエハからすすぎ落とす工程とを含むプロセス。１４．上記脱イオン水が、Ｏ₃で十分に飽和された脱イオン水である請求項１４のエッチング後の残渣の除去プロセス。１５．上記溶液が、少なくとも２×１０^-1Ｍ又はそれ以上の濃度のＮＨ₄Ｆを有するＮＨ₄Ｆの水溶液を含む溶液である請求項１４のエッチング後の残渣の除去プロセス。１６．上記溶液が、少なくとも５×１０^-1Ｍ又はそれ以上の濃度のＮＨ₄Ｆを有するＮＨ₄Ｆの水溶液を含む溶液である請求項１４のエッチング後の残渣の除去プロセス。１７．上記メタライゼーション層が、アルミニウムを含む請求項１４のエッチング後の残渣の除去プロセス。１８．上記メタライゼーション層が、アルミニウム合金を含む請求項１４のエッチング後の残渣の除去プロセス。１９．上記メタライゼーション層が、アルミニウムと銅との合金を含む請求項１４のエッチング後の残渣の除去プロセス。２０．半導体ウエハのメタライゼーション層のエッチングにより生じるエッチング後の残渣を除去するプロセスであって、該プロセスが、弗素含有溶液を該ウエハに適用する工程と、該弗素含有溶液のための溶媒であって、その中に溶けた十分な量のＯ₃を含む溶媒を用いて、該溶液を該ウエハからすすぎ落とす工程とを含むプロセス。２１．上記弗素を基礎とする溶液が、少なくとも２×１０^-1Ｍ又はそれ以上の濃度のＮＨ₄Ｆを有するＮＨ₄Ｆの水溶液を含む請求項２０のエッチング後の残渣の除去プロセス。２２．上記弗素を基礎とする溶液が、少なくとも５×１０^-1Ｍ又はそれ以上の濃度のＮＨ₄Ｆを有するＮＨ₄Ｆの水溶液を含む請求項２０のエッチング後の残渣の除去プロセス。２３．上記溶媒が、脱イオン水である請求項２１のエッチング後の残渣の除去プロセス。２４．上記脱イオン水が、Ｏ₃で十分に飽和された脱イオン水である請求項２３のエッチング後の残渣の除去プロセス。２５．上記溶媒が、脱イオン水である請求項２２のエッチング後の残渣の除去プロセス。２６．上記脱イオン水が、Ｏ₃で十分に飽和された脱イオン水である請求項２５のエッチング後の残渣の除去プロセス。２７．上記溶媒が、脱イオン水である請求項２０のエッチング後の残渣の除去プロセス。２８．上記脱イオン水が、Ｏ₃で十分に飽和された脱イオン水である請求項２７のエッチング後の残渣の除去プロセス。２９．半導体ウエハのメタライゼーション層のエッチング後の残渣除去プロセスが行われた半導体ウエハをすすぐためのリンス溶液であって、該残渣除去プロセスが弗素含有溶液を用い、該リンス溶液が該ウエハから該弗素含有溶液をすすぎ落とすのに適した溶媒を含み、該リンス溶液がその中に溶けた十分な濃度のＯ₃ を有するリンス溶液。３０．上記リンス溶液が、脱イオン水を含む請求項２９の溶液。３１．上記リンス溶液が、Ｏ₃で十分に飽和されている請求項２９の溶液。