(57)【要約】【課題】エッチング後の残渣物の除去に有利な技術を提供する。【解決手段】半導体装置の製造方法は、凹部を有する下地部材の上に被エッチング部材を形成する工程と、被エッチング部材の一部を覆うレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンをマスクとして被エッチング部材をエッチングする工程と、レジストパターンをアッシングする工程と、下地部材に付着した残渣物を剥離液を用いて剥離する工程と、剥離液よりも粘度が低い有機溶剤を用いて下地部材を洗浄する工程と、下地部材を有機溶剤で洗浄した後に、下地部材に残存した残渣物を除去するためにアッシングする工程とを有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置の製造方法であって、
凹部を有する下地部材の上に被エッチング部材を形成する工程と、
前記被エッチング部材の一部を覆うレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして前記被エッチング部材をエッチングする工程と、
前記レジストパターンをアッシングする工程と、
前記下地部材に付着した残渣物を剥離液を用いて剥離する工程と、
前記剥離液よりも粘度が低い有機溶剤を用いて前記下地部材を洗浄する工程と、
前記下地部材を前記有機溶剤で洗浄した後に、前記下地部材に残存した残渣物を除去するためにアッシングする工程とを有することを特徴とする製造方法。
【請求項２】
前記下地部材に残存した残渣物を除去するためにアッシングする工程において、当該アッシングの後に、前記下地部材を純水で洗浄することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記剥離液は、アルカリ性剥離剤であることを特徴とする請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記有機溶剤は、アルコール系薬液であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項５】
前記有機溶剤の粘度は、５ｃｐｓ未満であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項６】
前記被エッチング部材は、絶縁膜を含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項７】
前記下地部材は、シリサイド化防止膜を含むことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項８】
前記下地部材は、コンフォーマルな膜を含むことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項９】
前記半導体装置は、導電パターンを有し、
前記下地部材は、前記導電パターンを覆う絶縁膜を含むことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記半導体装置は光電変換装置であることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、レジストパターンを用いて基板をエッチングし、このレジストパターンをアッシングにより除去した後に残る残渣物を除去する方法を提案する。具体的には、低級アルキル第４級アンモニウム塩類と高アルコールとを含有する処理液を基板に接触させることによって残渣物を除去する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３１６４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
被エッチング部材の下地部材が凹部を有する場合に、この凹部に残渣物が入り込む場合がある。この場合に、下地部材に処理液を接触させただけでは残渣物を十分に除去できない場合がある。本発明は、エッチング後の残渣物の除去に有利な技術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】
【０００５】
上記課題に鑑みて、本発明の一部の側面では、半導体装置の製造方法であって、凹部を有する下地部材の上に被エッチング部材を形成する工程と、前記被エッチング部材の一部を覆うレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクとして前記被エッチング部材をエッチングする工程と、前記レジストパターンをアッシングする工程と、前記下地部材に付着した残渣物を剥離液を用いて剥離する工程と、前記剥離液よりも粘度が低い有機溶剤を用いて前記下地部材を洗浄する工程と、前記下地部材を前記有機溶剤で洗浄した後に、下地部材に残存した残渣物を除去するためにアッシングする工程とを有することを特徴とする製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
上記手段により、エッチング後の残渣物の除去に有利な技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一部の実施形態の光電変換装置の構成を説明する図。
【図２】図１の光電変換装置の製造方法を説明する図。
【図３】図１の光電変換装置の製造方法を説明する図。
【図４】一部の実施形態の光電変換装置の構成を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態について以下に説明する。様々な実施形態を通じて同様の要素には同一の参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、各実施形態は適宜変更、組み合わせが可能である。本発明は一般に任意の半導体装置の製造方法について適用可能であるが、以下ではその一例として光電変換装置の製造方法について説明する。
【０００９】
図１を参照して、一部の実施形態で製造される光電変換装置１００の構成について説明する。図１では光電変換装置１００における隣接した２つの画素に着目する。一方の画素はフォトダイオード（ＰＤ）１０１を有し、他方の画素はＰＤ１０２を有する。ＰＤ１０１、１０２は光電変換素子の一例である。図１では、簡単のために、ＰＤの一部分である電荷蓄積領域（例えば、Ｎ型の半導体領域）を示す。ＰＤ１０１に対して第１転送トランジスタのゲート電極１０３が配置され、ＰＤ１０２に対して第２転送トランジスタのゲート電極１０４が配置されている。第１転送トランジスタと第２転送トランジスタとはドレイン領域を共有し、このドレイン領域はフローティングディフュージョン（以下ＦＤ）領域１０５と一体となっている。また、２つのＰＤ１０１とＰＤ１０２と１つのＦＤ領域１０５は１つの活性領域に配置されている。
【００１０】
ＦＤ領域１０５は接続配線１０７によって増幅トランジスタのゲート電極１０６に接続されている。ＦＤ領域１０５と接続配線１０７は、シェアードコンタクト１０８によって接続されている。シェアードコンタクトとは、半導体領域同士、半導体領域とゲート電極との間、又はゲート電極同士を、配線層を介することなく接続するコンタクトのことである。ＦＤ領域１０５はリセットトランジスタのソース又はドレインと共通の領域となっている。リセットトランジスタのゲート電極１０９を有する。ゲート電極及びトランジスタのソース領域・ドレイン領域にはコンタクトプラグ１１１が形成される。
【００１１】
図１において、ＰＤ１０１、１０２とトランジスタのソース・ドレイン及びチャネルとなる領域とが形成された領域が活性領域であり、その他の領域が素子分離領域１１２である。また、活性領域のＰＤ１０１とＰＤ１０２との間やゲート電極１０３とゲート電極１０４との間に、信号電荷に対するポテンシャルバリアとなる半導体領域１１０が配置されている。半導体領域１１０は、この両側にある領域間での信号電荷の往来を抑制する素子分離領域としての機能を有する。
【００１２】
続いて、図２を参照して、図１の光電変換装置１００の製造方法について説明する。図２の各図は、図１のＡ−Ａ’線断面図に対応する各段階を示す。
【００１３】
まず、図２（ａ）に示すように、ＰＤ１０１及びＦＤ領域１０５を有する半導体基板２０１を準備する。半導体基板２０１は例えばシリコンで形成される。半導体基板２０１は主面２０２を有する。その後、図２（ｂ）に示すように、半導体基板２０１の主面２０２上に絶縁膜（不図示）を形成し、その上にゲート電極１０３及び接続配線１０７を含む導電パターンを形成する。絶縁膜は例えばシリコン酸化膜からなる。シリコン酸化膜は半導体基板２０１を熱酸化して形成されてもよく、その膜厚は例えば数十Å〜数百Åである。ゲート電極１０３及び接続配線１０７をまとめてゲート配線と呼ぶ。ゲート配線は、例えばプラズマ化学気相成長（Chemical Vapor Deposition，以下ＣＶＤ）によって形成されたポリシリコン酸化膜に対して、フォトリソグラフィ及びドライエッチングを行うことによって形成される。ゲート配線の厚さは、例えば２０００〜４０００Åである。
【００１４】
その後、図２（ｃ）に示すように、ゲート配線の上に、例えばシリコン酸化膜からなる絶縁膜（不図示）と、例えばシリコン窒化膜からなる絶縁膜２１１と、例えばシリコン酸化膜からなる絶縁膜２１２とをこの順に積層する。これらの絶縁膜は例えばＣＶＤ法で形成される。これらの絶縁膜は、ＰＤ１０１に対する光学特性を安定させるように、コンフォーマルな膜であってもよい。コンフォーマルな膜とは、下にある部材の表面形状を踏襲する上面を有する膜である。上記の例では３層の絶縁膜を形成したが、４層以上であってもよく、単層や２層であってもよい。絶縁膜の厚さの合計は、例えば５０〜３０００Åである。
【００１５】
その後、図２（ｄ）に示すように、絶縁膜２１２の上に絶縁膜２１３を形成する。絶縁膜２１３は、例えばシリコン窒化膜で形成される。絶縁膜２１３は、例えばＣＶＤ法で形成されてもよく、膜質やカバレッジ性の観点から、低圧プラズマＣＶＤ法（ＬＰ−ＣＶＤ法）によって形成されてもよい。絶縁膜２１３は、ＰＤ１０１に対する光学特性を安定させるように、コンフォーマルな膜であってもよい。絶縁膜２１３の膜厚は例えば５０〜１０００Åである。
【００１６】
その後、図２（ｅ）に示すように、フォトリソグラフィ及びエッチングによって絶縁膜２１３をパターニングし、絶縁膜２１４を形成する。まず、絶縁膜２１３の一部を覆うレジストパターン３０１（後述の図３（ａ））を形成する。続いて、このレジストパターン３０１をマスクとして用いて絶縁膜２１３の一部（レジストパターン３０１に覆われていない部分）を除去する。続いて、レジストパターン３０１を除去する。この工程の詳細は後述する。
【００１７】
その後、図２（ｆ）に示すように、絶縁膜２１２及び絶縁膜２１４の上に、例えばシリコン酸化膜からなる絶縁膜２１５及び絶縁膜２１６を順に形成する。絶縁膜２１５、２１６は、カバレッジ性の良い膜であってもよく、例えばＣＶＤ法で形成できるボロンやリンを含んだシリコン酸化膜であってもよい。絶縁膜２１５、２１６は層間絶縁膜として機能する。絶縁膜２１５、２１６の代わりに、単層の絶縁膜が形成されてもよい。絶縁膜２１５、２１６の厚さの合計は、例えば５０〜８０００Åである。絶縁膜２１６を形成した後、絶縁膜２１６の上面を平坦化する処理を行ってもよい。
【００１８】
その後、図２（ｇ）に示すように、コンタクトプラグ２１７を形成する。まず、ゲート電極１０３及び半導体基板２０１の所定の位置を覆う絶縁膜を貫通するホールを形成する。このホールは例えばエッチングによって形成される。続いて、絶縁膜の上にＣＶＤ法などによって金属膜を堆積することによって、ホール内に金属を埋め込む。続いて、ＣＭＰ法などによって金属膜のうち余分な部分を除去することによってコンタクトプラグ２１７が形成される。その後、配線層及び層間絶縁層を更に形成すること等によって光電変換装置１００が製造される。
【００１９】
続いて、図３を参照して、図２（ｅ）の工程の詳細について説明する。図３（ａ）は、レジストパターン３０１をマスクとして用いて絶縁膜２１３をエッチングすることによって、絶縁膜２１３の一部を除去し、絶縁膜２１４を形成した後の状態を示す。このエッチングは例えば微細加工に有利なドライエッチングによって行われる。これに代えて、このエッチングはウェットエッチングによって行われもよい。このエッチングでは、絶縁膜２１３が被エッチング部材となり、絶縁膜２１２が下地部材となる。この時点で、レジストパターン３０１は凹部を覆っていない。
【００２０】
エッチング後の状態では、絶縁膜２１４の上にレジストパターン３０１が残存するとともに、絶縁膜２１２に残渣物３０２、３０３が付着している。残渣物３０２、３０３とは、エッチングの際に発生した副生成物のことである。残渣物３０２は絶縁膜２１２の上面に付着し、残渣物３０３は絶縁膜２１２の凹部に入り込んでいる。
【００２１】
エッチング後に、アッシングを行って、レジストパターン３０１を分解して除去する。このアッシングは、オゾン等のガスを導入し、光を照射してレジストを化学反応させて分解し除去する光励起アッシングであってもよいし、ガスを高周波でプラズマ化して、レジストと化学反応させるプラズマアッシングであってもよい。
【００２２】
その後、剥離液を用いて絶縁膜２１２に付着した残渣物３０２を剥離して除去する。この剥離液を用いた処理によって、アッシングによって除去しきれなかったレジストパターン３０１も除去される。剥離液として、例えばレジストパターン３０１を剥離可能なアルカリ性剥離剤を用いてもよく、例えばＥＫＣテクノロジー社のＥＫＣ２６５等を用いてもよい。一般的なアルカリ性剥離剤の粘度は高いので（前述のＥＫＣ２６５の粘度は２５℃で２５ｃｐｓ程度である）、図３（ｂ）に示すように、剥離液を用いた処理では、絶縁膜２１２の凹部に入り込んでいる残渣物３０３を除去できない場合がある。
【００２３】
そこで、剥離液を用いた処理の後、この剥離液よりも粘度が低い有機溶剤を用いて絶縁膜２１２を洗浄する。粘度が低い有機溶剤は絶縁膜２１２の凹部に入り込み、残渣物３０３を掻き出す。この有機溶剤として、例えば粘度が５ｃｐｓ未満のアルコール系薬液を用いてもよく、例えばイソプロピルアルコール（２５℃で２〜３ｃｐｓ）等を用いてもよい。
【００２４】
有機溶剤で洗浄した後、アッシングを更に行ってもよい。このアッシングによって、凹部から掻き出された残渣物３０３が絶縁膜２１２の上面に再び付着したとしても、この残渣物３０３を除去できる。２回目のアッシングも光励起アッシングであってもよいし、プラズマアッシングであってもよい。２回目のアッシングを行った後に、絶縁膜２１２を純水で洗浄してもよい。純水で洗浄することによって、絶縁膜２１２の上にある異物等を除去できる。
【００２５】
以上のように図２（ｅ）の工程を行うことによって、レジストパターン３０１と絶縁膜２１２に付着した残渣物３０２、３０３とを効果的に除去することができ、その上に絶縁膜２１５を密着性よく形成できる。これにより、絶縁膜２１５の剥がれ等を抑制できるとともに、密着不良部にコンタクトプラグの材料が埋め込まれることによる配線不良を抑制できる。
【００２６】
図４に示すように、ゲート電極１０３と接続配線１０７との間の幅をＣとおき、ゲート電極１０３及び接続配線１０７の上に形成された絶縁膜の厚さの合計をＤとおく。この場合に、光電変換装置１００は、Ｃ＜２Ｄを満たしていてもよい。このような関係を満たす場合に、絶縁膜２１２の凹部の幅が狭くなり、剥離液による剥離によっても凹部内の残渣物３０３が除去されにくくなる。上述の実施形態では、このような狭い幅を有する凹部からも残渣物３０３を除去できる。
【００２７】
上述の例では、ＦＤ領域１０５を有する光電変換装置１００に対して本発明を適用した。ＦＤ領域１０５の周りにはゲート電極１０３や接続配線１０７が位置するために、その上に形成される絶縁膜に幅の狭い凹部が形成されやすい。上述の実施形態では、このような狭い幅を有する凹部からも残渣物３０３を除去できる。
【００２８】
上述の実施形態において、ゲート電極１０３及び接続配線１０７の上に形成された絶縁膜（絶縁膜２１１、２１２を含む）の少なくとも１つがシリサイド化防止膜として機能してもよい。シリサイド化防止膜とは、高融点金属と半導体基板２０１のシリコンとを反応させる工程において、一部の領域におけるこの反応を防止するために半導体基板２０１に積層される絶縁膜のことである。シリサイド阻止膜は厚い膜厚（例えば、１０００Å以上）を有するので、絶縁膜２１２に形成される凹部の幅が狭くなる。上述の実施形態では、このような狭い幅を有する凹部からも残渣物３０３を除去できる。また、絶縁膜２１２がコンフォーマルな膜で形成される場合にも、凹部の幅が狭くなるが、同様に残渣物３０３を除去できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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