JP2002164350A - 半導体素子の製造方法 - Google Patents

半導体素子の製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 重金属を用いた処理の後に行われるLP−C
VD工程において汚染の影響を防ぐことができる。 【解決手段】 重金属を用いた処理を行う前に、後に半
導体素子となる構造体の裏面側に絶縁膜を形成し、上記
の重金属を用いた処理工程が終了した後、絶縁膜の表面
に付着した重金属を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体素子の製
造方法に関するものであり、特に、LP−CVD工程で
生じる汚染を防止して半導体素子を製造する方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば半導体素子としてのDRA
Mを製造するにあたり、基板に形成されたn+拡散層の
表面に配線が設けられているコンタクト部分において、
配線はポリシリコンで構成されていた。
【0003】しかしながら、近年、半導体素子の高速化
および高集積化を図るために、素子の微細化が求められ
ている。そして、例えばDRAMにおいては、ゲート長
が0.18μm以下という微細なデバイスの製造が進め
られている。
【0004】このため、DRAMのコンタクト部分は、
+拡散層と配線との間の抵抗をより小さくするため
に、配線をタングステン(W)で構成することが提案さ
れている。しかしながら、0.18μm以降のデバイス
の特性を考えると、タングステンとn+拡散層との間の
抵抗はまだ高く、より低くすることが求められている。
このため、n+拡散層とW配線との間にコバルトシリサ
イド(CoSi2)を介在させることが当業者の間では
知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
このようなコンタクト部分を有するDRAMを製造する
場合に、その製造工程の途中において、n+拡散層上に
CoSi2膜を形成した後、CoSi2膜上に絶縁膜とし
て例えばSiN膜を形成する工程がある。この工程は、
通常、LP−CVD法を用いて行われる。
【0006】LP−CVDを行うDRAM製造途中で得
られた構造体(中間構造体とも称する。)には、CoS
2膜が形成されている。したがって、重金属であるコ
バルト(Co)を扱うメタル工程で使用されたキャリア
等の搬送手段に付着していった重金属等によって構造体
の特に裏面側が汚染されているおそれがある。実際に、
この発明にかかる発明者等により、構造体の裏面にタン
グステン(W)やチタン(Ti)などの重金属が最大1
13Atoms/cm2付着することが確認されている。
【0007】このような構造体がLP−CVDの反応炉
内に搬入されると、構造体中の石英部品やダミーウエハ
等が汚染されるおそれがある。また、それだけでなく、
LP−CVD工程をバッチ処理する場合には、同一バッ
チ処理のデバイスまで汚染してしまう。そして、このよ
うな汚染はデバイスの電気特性の劣化につながる。
【0008】このため、重金属を用いた処理の後に行わ
れるLP−CVD工程において、形成されるべき半導体
素子が汚染されるのを防ぐことのできる、半導体素子の
製造方法の出現が望まれていた。
【0009】
【課題を解決するための手段】このため、この発明の半
導体素子の製造方法によれば、まず、重金属を用いた処
理を行う前に、後に半導体素子となる構造体の裏面側に
絶縁膜を形成する。そして、上記の重金属を用いた処理
工程が終了した後、絶縁膜の表面に付着した重金属を除
去する。
【0010】この発明の構成によれば、構造体に対して
重金属を用いた処理を施す段階で、構造体の裏面側には
絶縁膜が形成されている。このため、重金属処理に起因
して、重金属が、不所望にも、構造体の裏面側に付着し
たとしても、この絶縁膜の表面に重金属が付着する。し
たがって、この絶縁膜によって、構造体中に重金属が拡
散するのを防ぐことができる。
【0011】また、この構造体に対して次の新たな処理
を行う前に絶縁膜の表面の重金属を除去する。したがっ
て、次に行われる処理工程で、重金属が構造体の他の構
成要素を汚染するおそれを回避することができる。ま
た、次に行われる新たな処理工程で、複数の構造体に対
してバッチ処理を行っても他の構造体を汚染するおそれ
はない。
【0012】また、好ましくは、構造体の裏面側に設け
る絶縁膜の厚さは10〜20nmとするのがよい。
【0013】絶縁膜の厚さは、厚すぎると形成時間がか
かり、形成中のパーティクルが増える。このため実用的
でない。このため、膜厚は20nm以下であるのが好ま
しい。また、絶縁膜を均一な膜厚でかつ良質な膜とする
には10nm以上の膜であることが望ましい。
【0014】また、この発明の半導体素子の製造方法に
おいて、好ましくは、絶縁膜を酸化膜とするのがよい。
構造体を構成する基板が例えばSi基板であり、このS
i基板の裏面に酸化膜を形成する。その後、この構造体
に対して重金属を用いた処理工程を行う。これにより、
酸化膜の表面には重金属が付着する。この酸化膜と重金
属との結合力は、Si基板と重金属との結合力よりも弱
いので、例えばHFを用いて容易に除去することができ
る。また、重金属と基板との間には酸化膜が介されてい
るので、重金属の基板中への拡散を抑制することができ
る。また、例えばこの酸化膜をLP−CVD法により形
成する場合、最初の2〜3nmはSiリッチの酸化膜と
なる。これを化学量論的なSiO2膜とするには10n
m以上の膜とする必要がある。
【0015】また、この発明の半導体素子の製造方法に
おいて、好ましくは、絶縁膜を窒化膜とするのがよい。
構造体を構成する基板が例えばSi基板であり、このS
i基板の裏面に窒化膜を形成する。その後、この構造体
に対して重金属を用いた処理工程を行う。これにより、
窒化膜の表面には重金属が付着する。窒化膜であるSi
N膜のSiとNとの結合は、SiO2膜のSiとOとの
結合に比べて不完全である。このため、重金属は窒化膜
のSiに強い結合力で結合する。よって、付着した重金
属が窒化膜からSi基板に拡散するおそれはない。そし
て、この後、例えばHFを用いて重金属を除去する際に
は、HFにより窒化膜の表面はエッチングされるので、
いわゆるリフトオフの作用により、表面の窒化膜ごと重
金属を除去することができる。
【0016】絶縁膜として、酸化膜および窒化膜のいず
れの膜を用いた場合においても、表面に付着した重金属
はHFによって容易に除去することが可能である。より
詳細には、例えば0.3%のHF水溶液に絶縁膜が形成
された構造体を60秒浸漬することによって重金属を除
去することができる。
【0017】また、重金属の除去工程の後に、引き続き
絶縁膜を除去してもよい。この絶縁膜の除去もHFを用
いたウエットエッチングによって行うことができる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、図を参照してこの発明の実
施の形態につき説明する。なお、各図は発明を理解でき
る程度に各構成成分の形状、大きさおよび配置関係を概
略的に示してあるに過ぎず、したがってこの発明を図示
例に限定するものではない。
【0019】この発明の実施の形態として、図1〜図3
を参照して、ゲート長0.18μmのDRAMのコンタ
クト部分の製造工程を例に挙げて説明する。図1〜図3
は、DRAMのコンタクト部分のみを部分的に示した工
程断面図である。
【0020】この実施の形態において製造される半導体
素子の構造体は、下地に形成されたn+拡散層上に層間
絶縁膜が設けられており、この層間絶縁膜上にタングス
テン配線が施されている。そして、この配線とn+拡散
層とのコンタクトをとるために、層間絶縁膜にこの膜を
貫通するコンタクトホールが形成され、このコンタクト
ホールを配線金属(W)で埋め込むことによって、n+
拡散層と配線とが接続される。ここで、n+拡散層と配
線との低抵抗化を図るためにn+拡散層と配線金属
(W)との間にはCoSi2膜を介在させてある。
【0021】よって、このようなコンタクト部分を形成
するためには、まず、下地14に例えばイオン注入によ
って形成されたn+拡散層16上に、CVD法を用いて
CoSi2膜を形成する。製造途中のこのCoSi2膜の
形成工程が、重金属を用いた処理工程となる。
【0022】よって、この実施の形態では、重金属を用
いた処理工程を行う前に、半導体素子製造途中の構造体
(中間構造体とも称する。)10の裏面側10aに絶縁
膜12を堆積する。
【0023】このため、この実施の形態では、下地14
としてのSi基板の裏面側14aにLP−CVD法を用
いて絶縁膜12としてのSiO2膜を形成する。この例
では、Si基板14の裏面側14aおよび表面側14b
にSiO2膜12および12xを10〜20nmの厚さ
に堆積する。この後、Si基板14の表面側14bのS
iO2膜12xを塩素系ガスによるドライエッチングに
より選択的に除去する。よって、Si基板14の裏面側
14aだけにSiO2膜12が残存している(図1
(A))。
【0024】次に、CVD法を用いて、Si基板14の
表面側14bのn+拡散層16上にCoSi2膜18を形
成する。この工程、またはこの工程から新たな工程に移
る間に、重金属20であるコバルト(Co)が、不所望
にも、基板14の裏面側14aのSiO2膜12に付着
する(図1(B))。
【0025】この後、絶縁膜12の表面に付着した重金
属20を除去する。
【0026】この実施の形態では、この除去は、CoS
2膜18が形成された構造体10を、0.3%HF水
溶液に60秒間浸漬することにより、行う。この浸漬に
より、SiO2膜12の表面のSiO212yがエッチン
グされるため、表面のSiO 212yごとSiO2膜12
に付着したCo20を除去することができる(図1
(C))。
【0027】この後、上記と同じHF水溶液を用いて、
引き続きSiO2膜12の残存部分12zをウエットエ
ッチングにより除去する(図2(A))。
【0028】次に、この実施の形態では、CoSi2
18上にLP−CVD法によりSiN膜22を形成す
る。このとき、反応炉内で構造体10に対してLP−C
VD処理を行っても、構造体10の裏面側10aの重金
属20は除去されているので、この重金属による炉内汚
染を防ぐことができる。また、このLP−CVD処理を
バッチ処理とした場合においては、他のデバイスを重金
属により汚染してしまうおそれはない(図2(B))。
【0029】この後、SiN膜22上に層間絶縁膜24
を形成した後(図2(C))、層間絶縁膜24およびS
iN膜22を貫通するコンタクトホール26を形成する
(図3(A))。その後、コンタクトホール26を配線
金属28aとしての例えばタングステンで埋め込み、こ
れと同時に層間絶縁膜24上にタングステン配線28b
を形成することにより、コンタクト部分30を形成する
ことができる(図3(B))。
【0030】このようなコンタクト部分30において
は、配線のタングステン28aおよび28bとn+拡散
層16との間にCoSi2膜18が介在しているので、
配線28aおよび28bとn+拡散層16との間の低抵
抗化が図れる。
【0031】なお、この実施の形態では、構造体10の
裏面側10aに設ける絶縁膜12をSiO2膜とした
が、SiN膜としてもよい。SiN膜もSiO2膜の形
成と同様にLP−CVD法により形成することができ
る。そして、SiN膜を用いる場合もその膜厚を10〜
20nmとするのがよい。SiN膜は、SiとNとの結
合が不完全であるため、重金属はSiN膜に付着するだ
けでなくSiN膜表面のSiと結合する。このため、重
金属がSiN膜の表面からSi基板中に拡散するのを防
ぐことができる。また、付着した重金属の除去は、Si
2膜の場合と同様にHF水溶液によって行うことがで
きる。この際、SiN膜の表面のSiと重金属は強く結
合しているが、HFにより膜の表面はエッチングされる
ので、重金属と結合しているSiN膜の部分ごと除去す
ることができる。
【0032】また、この実施の形態では、ゲート長0.
18μmのDRAMのコンタクト部分を例に挙げて説明
したが、この発明の方法はコンタクト部分の形成のみに
限定されるものではない。
【0033】
【発明の効果】上述した説明から明らかなように、この
発明の半導体素子の製造方法によれば、重金属を用いた
処理を行う前段階で、製造途中の構造体の裏面側に絶縁
膜を形成しているので、製造途中の構造体に対して重金
属を用いた処理に起因して、重金属が当該構造体の裏面
側に付着したとしても、この重金属は、この絶縁膜の表
面に付着する。よって、絶縁膜によって、構造体中に重
金属が拡散するのを防ぐことができる。
【0034】また、この構造体に対して次の新たな処理
工程の前段階で、当該絶縁膜の表面の重金属を除去して
いる。したがって、次に行われる処理工程で、重金属が
構造体の他の構成要素を汚染するおそれを回避すること
ができる。また、次に行われる新たな処理工程で、複数
の構造体に対してバッチ処理を行っても他の構造体を汚
染する心配はない。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)〜(C)は、この発明の実施の形態の説
明に供する、コンタクト部分の製造工程図であり、断面
の切り口で示してある。
【図2】(A)〜(C)は、図1に続く製造工程図であ
る。
【図3】(A)および(B)は、図2に続く製造工程図
である。
【符号の説明】
10:構造体 10a:裏面側 12:絶縁膜(SiO2膜) 12x:表面側のSiO2膜 12y:表面のSiO2 12z:残存部分 14:下地(Si基板) 14a:裏面側 14b:表面側 16:n+拡散層 18:CoSi2膜 20:重金属(Co) 22:SiN膜 24:層間絶縁膜 26:コンタクトホール 28a:配線金属(タングステン) 28b:タングステン配線 30:コンタクト部分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/8242 Fターム(参考) 4M104 DD99 5F033 HH19 JJ19 KK01 KK25 QQ09 QQ19 QQ37 RR04 RR06 SS13 WW02 XX21 5F043 AA22 AA28 AA31 AA35 BB15 BB22 BB23 DD18 GG10 5F083 GA25 JA35 JA39 MA04 PR05 PR21

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重金属を用いた処理工程を含む半導体素
    子の製造方法において、 前記処理工程を行う前段階で、該段階までに得られた前
    記半導体素子製造途中の構造体の裏面側に、絶縁膜を堆
    積し、 前記処理工程後の新たな処理工程の前段階で、前記絶縁
    膜の表面に付着した重金属を除去することを特徴とする
    半導体素子の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の半導体素子の製造方法
    において、 前記絶縁膜の膜厚を10〜20nmとすることを特徴と
    する半導体素子の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の半導体
    素子の製造方法において、 前記絶縁膜を酸化膜とすることを特徴とする半導体素子
    の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項1または請求項2に記載の半導体
    素子の製造方法において、 前記絶縁膜を窒化膜とすることを特徴とする半導体素子
    の製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のうちのいずれか一項に記
    載の半導体素子の製造方法において、 前記重金属の除去には、HFを用いることを特徴とする
    半導体素子の製造方法。
  6. 【請求項6】 請求項1〜5のうちのいずれか一項に記
    載の半導体素子の製造方法において、 前記重金属を除去した後、引き続き前記絶縁膜を除去す
    ることを特徴とする半導体素子の製造方法。
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