JPH0496329A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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〕 この発明は、臭素を含むガスを用いて半導体素子をドラ
イエツチングする半導体装置の製造方法に関する。

〔従来技術〕

半導体装置を微細加Ｊ４、例えば、ゲート電極を加工す
る場合、臭素系ガスを用いたプラズマエツチングが使用
される場合がある。臭素系ガスを用いた場合、エツチン
グ終了後に酸素プラズマによるアッシングを行っても残
渣が発生ずる場合が多い。半導体基板上の残渣は非常に
除去することが困難であり、その発生原因と１７では半
導体基板の温度に強く依存（２、例えば半導体基板を冷
却１．たときに発生１．やすいことが知られでいる（特
開昭６ｌ−１１０７２６）。

残渣を除去する半導体Ｋ　’ＩＫの製造方法と１−で、
緩衝沸酸液（ＢＨＦ）を用いて除去する方法、あるいは
０２／ＣＦ４ガスにｊＳリダウンフローアッシングを用
いて除去する方法が、ナカムラ氏等により　Ｖａｒｉａ
ｂｌｅ　Ｐｒｏ口１ｅ　ｐｏｌｙ−ＳＩＥｉ、ｅｈｉｎ
ｇ　ｖｉｔ、ｈＬｏｗ　Ｔｅ５ｐｅｒａｔ、ｕｒｅ　Ｒ
ＩＥ　ａｎｄ　ＨＢｒ　ｇａｓ　　と題する論文（ｐｐ
、５ｇ−６０）で１９８８年のドライプロセスシンポジ
ウムに報告されている。

また、この残渣が発生しないような条件出しが平成２年
春季応用物理学会（２８ｐ−ＺＦ−３）に報告されてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、前述した緩衝沸酸液を用いて除去する方法は、
ゲート電極を加工する場合にゲート酸化膜やＬＯＧＯ８
の膜減りや消失が起こる。これらがひどくなると、ゲー
トのバーズビーク（ｂｉｒｄ’５ｂｅａｋ）が増大した
り、ソース領域やドレイン領域にイオンを注入して高濃
度不純物領域を形成する時、フィールド部の突き抜けが
問題になる。その為、この方法の使用は最小限度に抑え
る必要があり、十分に残渣を除去することができないと
いう欠点があった。

また、０２／ＣＦ４を用いたダウンフローアッシングに
よる方法は、ポリシリコンがエツチングされる為、同様
に使用上の限度があり、十分に残渣を除去することがで
きなかった。

さらに、残渣が発生しないようなエツチングの条件出し
をする方法は、エツチング中の側壁保護膜の効果が十分
でなく、垂直な側面の形状を得るためのプロセスマージ
ンが小さくなるという欠点があった。この場合、非破壊
で残渣が残っているかどうかの判断をすることが容易で
はなく、エツチング後には確実にこれらの残渣が除去で
きる処理が必要であった。

そこで、本発明は確実に残渣を除去できる半導体装置の
製造方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者は従来の欠点を解決する為に、■般の半導体装
置製造プロセスでは使用されない特殊な装置や薬液を使
用しないこと、■　長時間の処理でもエツチングなどの
問題が生じず、残渣除去効果を十分に得るのにマージン
があること、という観点から、臭素系ガスを用いて半導
体素子をドライエツチングした後、ａ）硫酸過酸化水素
水による洗浄、ｂ）塩酸過酸化水素水による洗浄、Ｃ）
アンモニア過酸化水素水による洗浄、ｄ）有機溶剤によ
る超音波洗浄、ｅ）現像液処理を試みた。その結果、ア
ンモニア過酸化水素水による洗浄で十分な残渣除去効果
が得られることを発見した。また、過酸化水素を含まな
いアンモニア水では残渣除去の効果は低いが、さらに加
熱すれば、残渣除去効果が大きくなることが分った。

したがって、本発明に係る半導体装置の製造方法は半導
体素子をドライエツチングした後で、アンモニア過酸化
水素水を用いて上記半導体素子を洗浄することを特徴と
する。

この場合、アンモニア過酸化水素水の温度を６０℃乃至
９０℃にすると効果的である。

〔作用〕

本発明に係る半導体装置の製造方法は、以上のように構
成されているので、アンモニア過酸化水素水によりエツ
チング後の残渣は効果的に除去される。

また、アンモニア過酸化水素水の使用温度を９０℃以上
にすると、アンモニア過酸化水素水から０２が激しく発
生し、薬液のへたりが非常に早くなる。また、６０℃未
満にすると、アンモニア過酸化水素水が新しくても、や
や残渣除去効果が劣る。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例に係る半導体装置の製造方法を
添附図面に基づき説明する。なお、説明において同一要
素には同一符号を使用し、重複する説明は省略する。

第１図は本発明に係る半導体装置の製造方法を示す縦断
面図である。Ｓｉ基板１の上にはゲート酸化膜２が形成
されており、この上に高濃度ｎ型多結晶Ｓｉ膜３が形成
されている。

まず、高濃度ｎ型多結晶Ｓｉ膜３上に形成されたレジス
トパターン４を用いて、ＨＢｒによりドライエツチング
しく同図（ａ））　、このドライエツチング後にアッシ
ング処理している。その後、６０℃〜９０℃のアンモニ
ア過酸化水素水を用いて上記高濃度ｎ型多結晶Ｓ１膜１
を洗浄する。ドライエツチング後のアッシング処理では
残渣５が残るが、本発明に係る方法を適用した場合、残
渣５は確実になくなる（同図（Ｃ）参照）。この場合、
この洗浄処理により高濃度ｎ型多結晶Ｓｉ膜はほとんど
エツチングされない。

第２図はアンモニア過酸化水素水とアンモニア水の残渣
除去効果を比較１．た実験結果である。

この実験では、１４　Ｂ　ｒを用いて上面に１ノジスト
パターンが形成された高濃度に１型多結晶Ｓｉ膜１をト
ライエツチング１２、その後、アンモニア過酸化水素水
又はアンモニア水で洗浄ｌまた時の残渣残り状況を洗浄
液の使用温度毎に示すものである。

こ１−では、洗浄処理前にアッシング処理を施１．てお
り、高濃度ｎ型多結晶Ｓｉ膜１は平坦面に４５０ｎｍ形
成１７．２０％のオーバエツチングが施されている。Ｏ
印は１０分の洗浄処理によりＳＥＭ観察の１ノベルで残
渣を除去できたことを表オー）１、＝、Ｘ印は残渣が残
った状態を示す。アンモニア過酸化水素水を用いて処理
する場合、アンモニア水による洗浄ｊ″り広い温度範囲
で使用できることがわかる。

第３図は本発明の第１一実施例に係る通常のゲト電極を
加工する時の処理例を示す。この場合、臭素系ガスを用
いたドライエツチング（ステップ１０１）の後で、アッ
シング処理（ステップ］０２）を介１．てアンモニア過
酸化水素水を用いて処理するが（ステップ１０３）、そ
の後、一般にピラニア洗浄と呼ばれる、硫酸過酸化水素
水を用いた洗浄を行ってもよい（ステップ〕０４）。

このピラニア洗浄は、アンモニア過酸化水素水により剥
離されたＩノジストパーティクルを除去する点で効果的
である。

第４図は本発明の第２実施例に係る長時間のドライエツ
チングを行った時の処理例を示す。こ、の実施例はアッ
シング処理の前に、アンモニア過酸化水素水を用いて処
理する点（ステップ２０２）で第１実施例とは異なる。

このように、アッシング前にアンモニア過酸化水素水を
用いた洗浄処理を施すことにより１、酸素のみのアッシ
ングによって全くレジストが剥離できない８八には有用
である。

１７か１７、この洗浄処理（ステップ２０２）が長くな
ると、レジストが侵され、剥離されたレジストが洗浄槽
に浮き、パーティクルを大量に発生ずる。イーの後、同
（〜洗浄槽でピラニア洗浄を行えば１／シストに起因す
るこれらのパーティクルは除去されるか、これらの処理
には時間かかかる。その為、このアッシング前の洗浄処
理は短くし、アッシングにより１ノジストの大部分の剥
離が可能になる程度の最小限度に１−２でおき、アッシ
ング後に前述した同様の処理をすることが望ましい。こ
のような上程をとると工程数は増えるが、高スルーブツ
ト、低パーティクルが実現できる。以」二のような処理
を行−）ｔ−後は、洗浄、酸化、その他の通常の処理を
行えばよい。

なお、本発明は上、記実施例に限定されるものではない
。例んば、この実施例では多結晶Ｓｉ膜を用いているが
、材料はＳｉに限定されない。

〔発明の効果〕

本発明は、以−ト説明したように構成されているので、
半導体素子をトライエツチングして半導体装置を製造す
る際、ドライエツチングにより発生する残渣を効率良く
除去できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る半導体装置の製造方法におけるエ
ツチング後の残渣除去処理を示す縦断面図、第２図は本
発明と従来例を比較１２．た実験結果を示す図、第３図
は本発明の第１実施例に係る半導体装置の製造方法を示
す工程図、第４図は本発明の第２実施例に係る半導体装
置の製造方法を示す工程図である。 １・・・８１基板、２・・・ゲート酸化膜、３・・・高
濃度【】型多結晶Ｓｉ膜、４・・・１ノジス！・パター
ン、５・・残渣。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、臭素を含むガスを用いて半導体素子をドライエッチ
   ング加工する半導体装置の製造方法において、 前記ドライエッチング加工の後に、アンモニア過酸化水
   素水を用いて前記半導体素子を洗浄することを特徴とす
   る半導体装置の製造方法。 ２、前記アンモニア過酸化水素水が、６０℃乃至９０℃
   であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製
   造方法。