[发明专利]半导体装置的制造方法和半导体装置

说明书

本发明涉及半导体装置的制造方法和半导体装置，特别是有关半导体衬底的清洗。

通常，用静电现象来说明粒子在半导体衬底表面的吸附脱离。也就是说，半导体衬底表面与粒子表面以同极性带电时，由于静电反作用力而使粒子脱离半导体衬底表面。并且，在碱性的清洗液中，半导体衬底表面与粒子表面以同极性带电。

因此，半导体装置制造过程中，在半导体衬底的清洗工序中，广泛使用例如氢氧化铵水溶液或过氧化氢混合液(以下称之为APM)等碱性清洗液。

可是，由于布线材料所用的钨具有与过氧化氢之类氧化剂激烈反应并溶解的性质，所以不能用APM清洗钨表面露出来的半导体衬底。

因此，在钨及其合金等(以下，有时称为钨系构件)露出来的半导体衬底的清洗工序中，使用氢氧化物的水溶液作为清洗液。

在这里，作为氢氧化物可以举出：氢氧化铵、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化四甲铵(以下称为TMAH)，考虑到对半导体衬底的金属污染，最好是以不含金属原子的氢氧化铵或TMAH作为半导体衬底的清洗液。

并且，上述氢氧化铵的水溶液(氨水)具有溶解硅的性质。因此，不能用氨水清洗多晶硅、非晶硅、氧化硅膜、或硅衬底等硅系构件表面露出的半导体衬底。

即，在清洗钨系构件和硅系构件同时露出的半导体衬底时，不能使用碱性的清洗液。

作为其对策，已开发出，例如在氨水等的氢氧化物水溶液里作为硅腐蚀防止剂添加了以下述通式(I)或(II)表示的化合物的清洗液。

HO-{(EO)x-(PO)y}z-H    ..(I)

R-[{(EO)x-(PO)y}z-H]m  ..(II)

(上式中，EO表示氧乙烯基、PO表示氧丙烯基、R表示醇或铵的氢氧基除去氢原子的残基、或表示氨基酸除去氢原子的残基。x，y表示满足x/(x＋y)＝0.05～0.4的整数，z，m表示正整数)。

接着，说明有关使用上述清洗液的现有半导体装置的制造方法。

图1是用于说明现有的第1半导体装置的制造方法的剖面图。而且，图1是表示MOS晶体管栅电极的形成方法的图。

首先，如图1(a)所示，在半导体衬底1上，层叠并形成栅绝缘膜2、多晶硅膜11、阻挡层金属21及钨膜31。

而且，如图1(b)所示，在钨膜31上形成抗蚀剂图形51，并以该抗蚀剂图形51为掩模通过干式刻蚀处理形成布线图形(栅电极)41。

其次，如图1(c)所示，采用等离子体灰化(ashing)处理除去抗蚀剂图形51时，在栅电极41的上面和侧面就形成抗蚀剂残渣61。

以后，在清洗工序中，通过使用上述清洗液清洗半导体衬底，除去上述抗蚀剂残渣61而制成半导体装置。

图2是用于说明现有的第2半导体装置的制造方法的剖面图。并且，图2是表示MOS晶体管的源电极和漏电极的形成方法的图。

首先，按照与图1同样的方法，如图2(a)所示，在半导体衬底1上形成的绝缘膜2上形成布线图形(栅电极)41。而且，在栅电极41上形成抗蚀剂图形52。

其次，以该抗蚀剂图形52为掩模，向半导体衬底1内进行离子注入(图中，用箭头表示)。由此，形成MOS晶体管源电极或漏电极。

接着，采用等离子体灰化处理除去抗蚀剂图形52时，如图2(b)所示，在半导体衬底1上的绝缘膜2上就形成抗蚀剂残渣62。

然后，在清洗工序中，随着使用上述清洗液清洗半导体衬底1，除去上述抗蚀剂残渣62而制成半导体装置。

另外，如图2(c)所示，有时在栅电极41的两侧面形成了侧壁71之后，向半导体衬底1内进行离子注入。这时也有可能因侧壁71上形成的针孔等而使部分的硅系构件或钨系构件露出来。因此，采取使用上述清洗液来清洗半导体衬底1的方法，除去抗蚀剂残渣63。

但是，现有的半导体装置制造方法中，在清洗工序中所用的上述清洗液里含有的氢氧化物浓度高时，就不可能向上述清洗液里添加高浓度硅腐蚀防止剂。这是因为，如果一起向清洗液里添加高浓度氢氧化物和硅腐蚀防止剂，清洗液的清洗性能就会降低的缘故。

即，在硅系构件和钨系构件同时露出的半导体衬底的清洗工序中，用上述清洗液就不可能同时获得高的清洗能力和高的硅腐蚀防止效果。

可是，为了除去半导体衬底1上的粒子，往往多次进行上述清洗工序。

并且，就在半导体衬底1上形成具有不同电特性的多种类型晶体管的情况来说，需要多次进行图2所示的工序(形成抗蚀剂图形、离子注入、除去抗蚀剂图形和清洗)。

在这里，上述清洗液里所含有的氢氧化物具有稍微溶解钨的性质。