JPH0448633A - アルミニウム配線半導体基板の表面処理剤 - Google Patents

アルミニウム配線半導体基板の表面処理剤

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JPH0448633A
JPH0448633A JP2154005A JP15400590A JPH0448633A JP H0448633 A JPH0448633 A JP H0448633A JP 2154005 A JP2154005 A JP 2154005A JP 15400590 A JP15400590 A JP 15400590A JP H0448633 A JPH0448633 A JP H0448633A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、アルミニウム配線半導体基板の表面処理剤に
関し、詳しくは、半導体基板上に配線されたアルミニウ
ムの食刻を充分に抑制した有機アルカリ水溶液系の表面
処理剤に係る。
〔従来技術およびその課題〕
従来、半導体基板上の電極、配線材料としてはアルミニ
ウムが多用されており、その加工には酸や無機アルカリ
を主剤としたウェットエツチングが用いられていた。ル
かしながらこのようなウェットエツチング剤による加工
は食刻速度が速や過ぎる等の理由により最近の微細加工
工程においては、ドライエツチングによる方法が主流と
なっている。このトライエツチングに用いられる薬剤は
主に塩素が利用されてきている。
ところが、近年、ドライエツチングに利用される塩素ガ
スが原因となりエツチング加工後、残留塩素化合物がア
ルミニウムと反応し、アルミニウムの腐食（特にアフタ
ーコロ−ジョン）が発生し半導体の信頬性が低下すると
いう問題が発生している。そこでこのような残留塩素化
合物によるアルミニウムのコロ−ジョンを回避すべく種
々の検討がなされている。
これらの方法として、たとえば、（１）エツチング加工
後に加熱し残留する塩素を除去する方法、（２）エツチ
ング加工後に加熱した窒素ガスをブローして塩素を除去
する方法、（３）エツチング加工後に純水により洗浄す
る方法等が提案されているが、上記のような方法ではア
ルミニウム配線体に付着した塩素を完全に除去すること
が困難である。
また、（４）エツチング加工後にフッ素あるいは酸素系
プラズマガスで処理して、アルミニウム配線体の表面に
パッシベーション膜を形成し、湿気との接触を断ち塩素
によるアフターコロ−ジョンを回避する方法がある。し
かしながら、この方法では湿気との接触を断つことはで
きるが、コロ−ジョンの原因となる塩素は除去されない
ので長期的にはやはり塩素による腐食の発生が否めない
ものであり、完全に残留塩素を除去することが望まれる
。
ところで半導体基板上にアルミニウムの配線、あるいは
電極を形成させる場合、トリメチル−（２−ヒドロキシ
エチル）アンモニウムヒドロキシド（以下コリンという
）水溶液やテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶
液などの有機アルカリ水溶液でエツチングする方法が知
られている。（特公昭５５−４１５２９号、特公昭５６
−５３２１１号、特開昭５５−１６１９２９号）。しか
しながら微細化が極度に進んだ配線の形成には上記のよ
うなウェットエツチングよる方法は殆ど使用されず、専
らドライエツチングによる方法が主流をなしている。
一方、塩素あるいは塩素化合物はアルカリで処理するこ
とにより容易に除去できることは従来からよく知られて
いる。そこで、塩素ガスによるドライエツチング加工後
、従来エツチング剤として使用されている上記のごとき
有機アルカリ水溶液を塩素除去の目的に用いた場合には
、アルミニウムの食刻が著しくこれをそのまま使用する
ことはできない。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は、ドライエツチング加工後のアルミニウム配線
基板においてアルミニウムの食刻を充分に抑制し、かつ
基板上の塩素を完全に除去するための処理剤を提供する
ことにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、上記したごとき事情に鑑み、ドライエツ
チング加工後のアルミニウム配線基板の処理液につき多
角的な面から種々検討を重ねた結果、下記式で表される
第四級アンモニウム水酸化物である有機アルカリ水溶液
に、糖または糖アルコールを添加した水溶液が、アルミ
ニウムの食刻を充分に抑制し、かつ塩素のような不純物
を除去するのに極めて優れた効果を示すことを見出し、
本発明を達成した。
すなわち、本発明は、下記一般式で表される第四級アン
モニウム水酸化物０．０１〜１５重量％、糖類または糖
アルコール０．１〜２０重量％を含有する水溶液からる
アルミニウム配線半導体基板の表面処理剤に係る。
〔式中Ｒ，Ｒ＋＋Ｒｚ＋Ｒｚは上記と同じ〕本発明にお
いて使用される上記一般式で表される第四級アンモニウ
ム水酸化物は、炭素数１〜３のアルキル基を有するテト
ラアルキルアンモニウムヒドロキシド、またはＲがヒド
ロキシ置換アルキル基であるトリアルキル（ヒドロキシ
アルキル）アンモニウムヒドロキシドであり、具体的に
は、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエ
チルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモ
ニウムヒドロキシド、トリメチルエチルアンモニウムヒ
ドロキシド、トリメチル（２−ヒドロキシエチル）アン
モニウムヒドロキシド、トリエチル（２−ヒドロキシエ
チル）アンモニウムヒドロキシド、トリプロピル（２−
ヒドロキシエチル）アンモニウムヒドロキシド、トリメ
チル（１−ヒドロキシプロピル）アンモニウムヒドロキ
シド等が例示される。
これらの中で特に好ましいものは、テトラメチルアンモ
ニウムヒドロキシド（以下”ＴＭＡＨ“という）、トリ
メチル（２−ヒドロキシエチル）アンモニウムヒドロキ
シド（以下”コリン“という）である。これらの第四級
アンモニウム水酸化物は全溶液中０．０１〜１５重量％
、このましくは０゜０５〜１０重量％の濃度範囲で使用
される。該化合物の濃度が低い場合には目的とする効果
が充分に達成されず、逆に上記の濃度よりも高い場合に
はアルミニウムの食刻が進み好ましくない。
次に、本発明において上記第四級アンモニウム水酸化物
と共に使用さる糖類、または糖アルコールとしては、単
Ｍ類、多糖類等のＩｉ類、具体的にはたとえば、炭素数
３〜６のグリセリンアルデヒド、トレオース、エリトロ
ース、アラビノース、キシロース、リボース、リブロー
ス、キシルロース、グルコース、マンノース、ガラクト
ース、タガトース、アロース、アルドロース、グロース
、イドース、グロース、ソルボース、プシコース、果糖
、等が挙げられる。また糖アルコールとしては、トレイ
トール、エリトリトール、アドニトール、アラビトール
、キシリトール、タリトール、ソルビトール、マンニト
ール、イジトール、ズルシトール等が挙げられる。
これらのうち、グルコース、マンノース、ガラクトース
、ソルビトール、マンニトール、キシリトール等が溶解
性あるいは分散性などの点から好適である。
これらＩｉ類または糖アルコールは全溶液中０．１〜２
０重量％、好ましくは０．５〜１５重量％の濃度範囲で
使用され、糖類または糖アルコールが上記の濃度範囲よ
り低い場合にはアルミニウムの食刻を充分に防止できな
い。一方上記濃度範囲よりも高くても格別な利点はなく
、経済的な面から得策でない。
本発明の処理剤を使用してアルミニウム配線半導体基板
を処理する際、通常は常温で充分に初期の効果が達成さ
れるが、必要に応じて適宜加熱、あるいは超音波を併用
することは差し支えない。
また、本発明に係る処理剤による処理方法は浸漬法が一
般的であるが、その他の方法たとえばスプレーによる方
法を使用してもよい。
次に、本発明に係る処理剤によるアルミニウムの食刻速
度およびアルミニウム配線体のアフターコロ−ジョン、
食刻状態などを実施例、比較例とともに示す。
実施例　１ ３インチシリコンウェハーにアルバック社製ＳＨ〜５５
０型スパッタリング装置を用いてアルミニウムを約１μ
Ｍの厚さにスパッタリングしたテストウェハー　（Ａ　
）を使用しテＴ　Ｍ　Ａ　Ｈ２，４＄（ｗｔ）含有水溶
液およびＴＭＡＨ２，４χ（ｗｔ）含有水溶液にソルビ
トール１χ（ｗｔ）、２χ（ｗｔＬ３χ（−ｔ）および
５χ（ｗｔ）を添加した水溶液を用いて、２５°Ｃでア
ルミニウムの食刻速度を調べた。この結果を表１に示す
。
表−１ トールを添加した場合アルミニウムの食刻速度を著しく
抑制することができることが認められる。
実施例　２ 実施例１で使用したスパッタリングアルミニウムのテス
トウェハー（Ａ）を使用して、ソルビトールの代わりに
各種の糖または糖アルコールをＴＭＡＨに添加した水溶
液につき、２５°Ｃでアルミニウムの食刻速度を調べた
。この結果は表−２の通りであり、ソルビトールと同様
に食刻を充分に抑制することができる。
表−２ 上記の結果より糖アルコールの一種であるソルビ実施例
　３ 実施例１のＴＭＡＨ０代わりにコリンを使用して２５℃
でスパッタリングアルミニウムのテストウェハーの食刻
速度を調べた。下記の表−３に示す通りＴＭＡＨと同様
な結果が得られた。
表−３ 実施例　４ 実施例１で作成したウェハー（Ａ）に東京応化■製ポジ
型フォトレジスト０ＦＰＲ−８００を３００Ｏｒｐｍで
スピンコードし、８０°Ｃで１０分間プレベーキングし
た後、コンタクト露光を行った。
コンタクト露光後、１２０°Ｃで３０分ポストベーキン
グを行った後、三菱瓦斯化学■製ポジ型レジスト現像液
Ｅ　ＬＭ−Ｄ　（ＴＭＡＨ２，３８ｗｔＸ含有）を用い
て現像して１μ−のライン＆スペースパターンを形成し
た。これを日電アネルバ社製Ｉ　Ｌ　Ｄ−４０１５型Ｒ
ＩＥ装置を用いて塩素ガスによりアルミニウムをドライ
エツチングし、さらに東京エレクトロ社製ＴＡ１００Ｓ
型アッシング装置でオゾンアッシングを行ってテストウ
ェハー（Ｂ）を作成した。
このテストウェハー（Ｂ）をＴＭＡＨ２，４χ（−１）
ソルビトール３χ（ｗｔ）を含有する水溶液に２５℃で
１分間浸漬後、水洗を行いイソプロパツールで乾燥した
。これを５時間室温で放置した後、ＪＯＥＬ社電子顕微
鏡で表面観察を行った結果、アルミニウムのアフターコ
ロ−ジョンは全く認められず、またアルミニウム配線体
の食刻もほとんど認められなかった。
比較例　１ 実施例４で作成したテストウェハー（Ｂ）を、５時間室
温で大気中に放置した後、ＪＯＥＬ社電子顕微鏡で表面
観察を行った結果、アルミニウムのアフターコロ−ジョ
ンが無数に認められ、また数箇所のアルミニウム配線体
の断線が認められた。
比較例　２ 実施例４で作成したテストウェハー（Ｂ）を、ＴＭＡＨ
２，４χ（−ｔ）を含む水溶液に、２５°Ｃで１分間浸
漬して、水洗後イソプロパツールで乾燥した。これを５
時間室温で放置後、ＪＯＥＬ社電子顕微鏡で表面観察を
行った結果アルミニウムのアフターコロ−ジョンは認め
られなかったが、アルミニウム配線体の食刻作用は激し
く、部分的に配線体が細くなっていることが認められ、
さらにアルミニウム配線体の表面も食刻が進み平滑性を
失っていた。
〔発明の効果〕
以上の通り、本発明の処理剤はドライエツチング加工後
のアルミニウム配線基板のアルミニウム配線体の食刻を
充分に抑制し、アルミニウム配線基板のアフターコロ−
ジョンの発生を充分に防止することができる。
特許出願人　三菱瓦斯化学株式会社 代理人（９０７０）弁理士　小堀貞文 手続補正書 平成３年３月１５日

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔ただし、式中Ｒは炭素数１〜３のアルキル基、または
    炭素数１〜３のヒドロキル置換アルキル基、Ｒ＿１、Ｒ
    ＿２、Ｒ＿３は炭素数１〜３のアルキル基をそれぞれ示
    す。〕で表される第四級アンモニウム水酸化物０．０１
    〜１５重量％、糖類または糖アルコール０．１〜２０重
    量％を含有する水溶液からるアルミニウム配線半導体基
    板の表面処理剤
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