发明名称 半导体装置及其制造方法
摘要 本发明之目的在于提供一种含有盐酸及过氧化氢水以作为蚀刻剂(etchant),且使用过氧化氢对氯化氢之莫耳比为 l/100以下的溶液,以相对于钨选择性地蚀刻氮化钛的半导体装置及其制造方法。
申请公布号 TW457536 申请公布日期 2001.10.01
申请号 TW089112845 申请日期 2000.06.29
申请人 东芝股份有限公司 发明人 鱼住 宜弘;大口 寿史;滩原 壮一;小川 义宏;富田 宽
分类号 H01L21/00 主分类号 H01L21/00
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种半导体装置,其系包含有:层间绝缘膜,具有配线沟;第一绝缘膜,形成于前述配线沟之侧壁上,且未填充于配线沟内;第一钨膜,形成至前述配线沟中途的深度,其侧壁侧比前述配线沟之中央还薄;氮化钛膜,形成于该第一钨膜与前述配线沟之侧壁之间;第二钨膜,形成于该氮化钛膜与前述第一钨膜之间,且比前述第一钨膜还薄;及第二绝缘膜,形成于前述第一钨膜上,用以填充于前述配线沟内。2.一种半导体装置之制造方法,其系含盐酸及过氧化氢水,且使用前述过氧化氢水中之过氧化氢对前述盐酸中之氯化氢的莫耳比为1/100以下的溶液,以进行蚀刻。3.如申请专利范围第2项之半导体装置之制造方法,其中前述过氧化氢对前述溶液之质量百分率为0.35%以下。4.一种半导体装置之制造方法,其系含盐酸及过氧化氢水,且使用前述过氧化氢水中之过氧化氢对前述盐酸中之氯化氢的莫耳比为1/10以下的溶液,以相对于钨选择性地蚀刻氮化钛。5.如申请专利范围第4项之半导体装置之制造方法,其中前述过氧化氢对前述溶液之质量百分率为3.5%以下。6.一种半导体装置之制造方法,其系含盐酸及过氧化氢水,且使用前述过氧化氢水中之过氧化氢对前述盐酸中之氯化氢的莫耳比为比1/10大而比4/10小的溶液,以对氮化钛或钨进行非选择性地蚀刻。7.如申请专利范围第6项之半导体装置之制造方法,其中前述过氧化氢对前述溶液之质量百分率为3.5%以上14%以下。8.如申请专利范围第2项之半导体装置之制造方法,其中前述溶液系在50℃以上之温度下使用者。9.如申请专利范围第3项之半导体装置之制造方法,其中前述溶液系在50℃以上之温度下使用者。10.如申请专利范围第4项之半导体装置之制造方法,其中前述溶液系在50℃以上之温度下使用者。11.如申请专利范围第5项之半导体装置之制造方法,其中前述溶液系在50℃以上之温度下使用者。12.如申请专利范围第6项之半导体装置之制造方法,其中前述溶液系在50℃以上之温度下使用者。13.如申请专利范围第7项之半导体装置之制造方法,其中前述溶液系在50℃以上之温度下使用者。14.一种半导体装置之制造方法,其系包含有:在进行蚀刻之处理槽内投入盐酸的步骤:在前述处理槽内投入过氧化氢水的步骤;及在前述处理槽内投入前述过氧化氢水之后经过一定时间的时间点上,在前述处理槽内浸渍含钨及氮化钛之被处理基体的步骤,在前述处理槽内浸渍前述被处理基体时,前述过氧化氢水中之过氧化氢对前述盐酸中之氯化氢的莫耳比系1/100以下。15.如申请专利范围第14项之半导体装置之制造方法,其中在处理槽内浸渍前述被处理基体时,前述过氧化氢对前述盐酸及前述过氧化氢水之质量百分率为0.35%以下。16.一种半导体装置之制造方法,其系包含有:在进行蚀刻的处理槽内投入含盐酸及过氧化氢水之溶液的步骤;测定前述处理容器内之溶液中的盐酸及过氧化氢水之浓度,当前述过氧化氢水中之过氧化氢对前述盐酸中之氯化氢的莫耳比为大于1/100时,则调整前述溶液中之前述氯化氢及前述过氧化氢的浓度以达1/100以下的步骤;及在前述过氧化氢水中之过氧化氢对前述处理槽内之前述盐酸中之氯化氢的莫耳比为1/100以下的状态下,在前述处理槽内浸渍含钨及氮化钛之被处理基体的步骤。17.如申请专利范围第16项之半导体装置之制造方法,其中在进行前述溶液中之前述氯化氢及前述过氧化氢之浓度调整的步骤中,系测定前述氯化氢及过氧化氢之浓度,而当前述过氧化氢对前述溶液之质量百分率为高于0.35%时,就调整前述溶液中之前述氯化氢及前述过氧化氢之浓度以达0.35%以下。18.一种半导体装置之制造方法,其系使用含硫酸、过氧化氢及水之溶液,且在相对于钨选择性地蚀刻氮化钛时,将前述溶液中之过氧化氢对前述溶液之容积[I]的质量[mg]之比设定在1000以下。19.如申请专利范围第18项之半导体装置之制造方法,其中前述质量[mg]之比为300以下。20.如申请专利范围第18项之半导体装置之制造方法,其中前述溶液系在50℃以上之温度下使用者。21.如申请专利范围第18项之半导体装置之制造方法,其中前述溶液系在70℃以上100℃以下之温度下使用者。22.一种半导体装置之制造方法,其系包含有:在进行蚀刻之处理槽内投入水及硫酸,以在前述处理槽内形成含稀释硫酸之第一溶液的步骤;减少前述处理槽内之前述第一溶液中的杂质,且将前述处理槽内之前述第一溶液中的温度保持于一定的步骤;在前述处理槽内之前述第一溶液中投入过氧化氢水,以在前述处理槽内形成含硫酸、过氧化氢及水之第二溶液的步骤;及在前述处理槽内之前述第一溶液中,浸渍含钨及氮化钛的被处理基体以对前述钨选择性地蚀刻前述氮化钛的步骤,且在前述处理槽内之前述第二溶液中浸渍前述被处理基体时,前述过氧化氢对前述第二溶液之容积[I]的质量[mg]之比系被设定在1000以下的步骤。23.如申请专利范围第22项之半导体装置之制造方法,其中前述质量[mg]之比为300以下。24.如申请专利范围第22项之半导体装置之制造方法,其中前述质量[mg]之比为100以下。25.如申请专利范围第22项之半导体装置之制造方法,其中前述溶液之温度系在50℃以上100℃以下之范围内保持于一定者。26.如申请专利范围第22项之半导体装置之制造方法,其中系藉由反覆进行一连串的步骤,以减少前述第一溶液中的杂质,而该一连串的步骤,系由前述处理槽内取出前述第一溶液的步骤、将已取出之前述第一溶液通至用以过滤杂质之过滤器中的步骤、及将已通过前述过滤器之前述第一溶液回送至前述处理槽内的步骤所组成。27.如申请专利范围第22项之半导体装置之制造方法,其中其更包含有:其为在前述被处理基体之前述氮化钛下形成有钛,且相对于前述钨选择性地蚀刻前述氮化钛之后,减少前述处理槽内之前述第二溶液中的前述过氧化氢量,以在前述处理槽内形成第三溶液的步骤,而前述过氧化氢对前述第三溶液之容积[I]的质量[mg]之比系被设定在1以下的步骤;及使用前述第三溶液以蚀刻经蚀刻前述氮化钛而露出之前述钛的步骤。28.如申请专利范围第27项之半导体装置之制造方法,其中系藉由反覆进行一连串的步骤,以减少前述第二溶液中的过氧化氢,而该一连串的步骤,系由前述处理槽内取出前述第二溶液的步骤、将已取出之前述第二溶液通至用以去除过氧化氢之过滤器的步骤、及将已通过前述过滤器之前述第二溶液回送至前述处理槽内的步骤所组成。图式简单说明:第一图显示氮化钛及钨之蚀刻速率之莫耳比(过氧化氢/氯化氢)的相关性、及选择比(氮化钛/钨)之莫耳比(过氧化氢/氯化氢)的图。第二图显示氮化钛之蚀刻速率之温度相关性的图。第三图显示混合盐酸与过氧化氢水之后,经过5分钟后及40分钟后之钨及氮化钛之蚀刻速率的图。第四图显示本发明之第二实施例之湿式蚀刻方法的流程图。第五图为同一实施例中使用之湿式蚀刻装置的模式图。第六图为本发明之第三实施例之湿式蚀刻装置的模式图。第七图A-第七图G显示本发明之第四实施例之钨嵌入配线构造之形成方法的步骤剖面图。第八图显示以含稀释硫酸及过氧化氢水之混合水溶液蚀刻氮化钛膜及钨膜时,氮化钛膜及钨膜之蚀刻速率之过氧化氢浓度(mg/I)之相关性的图。第九图显示依含盐酸及过氧化氢水之混合水溶液所产生之氮化钛的蚀刻速率与混合水溶液之温度的关系图。第十图显示依含稀释硫酸及过氧化氢水之混合水溶液所产生之钨及氮化钛之蚀刻速率与蚀刻时间的关系,以及依含硫酸及过氧化氢水之混合水溶液所产生的关系图。第十一图为可防止在含稀释硫酸及过氧化氢水之混合水溶液中投入晶圆为止的时间之不均等,用以显示含时序(sequence)之湿式蚀刻处理的流程图。第十二图为在本发明之第七实施例之湿式蚀刻处理中所使用的湿式处理装置之模式图。第十三图A-第十三图G显示本发明之第八实施例之钨嵌入配线构造之形成方法的步骤剖面图。第十四图显示用以实现本发明之第九实施例之湿式蚀刻的湿式蚀刻系统之一例的图。第十五图显示习知之钨嵌入配线构造的剖面图。第十六图为用以说明第十五图之钨嵌入配线构造之问题点的剖面图。第十七图A-第十七图B为可解决第十六图之钨嵌入配线构造之问题点的配线构造剖面图。第十八图A-第十八图D为用以形成第十七图A-第十七图B之配线构造所需要之蚀刻方法的图。
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