JP2003297947A - 半導体集積回路装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体集積回路装置およびその製造方法

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JP2003297947A
JP2003297947A JP2002098996A JP2002098996A JP2003297947A JP 2003297947 A JP2003297947 A JP 2003297947A JP 2002098996 A JP2002098996 A JP 2002098996A JP 2002098996 A JP2002098996 A JP 2002098996A JP 2003297947 A JP2003297947 A JP 2003297947A
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semiconductor substrate
semiconductor
back surface
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JP2002098996A
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Tomoshi Yamamoto
智志 山本
Ryoichi Furukawa
亮一 古川
Satoru Sakai
哲 酒井
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属酸化物よりなる高誘電膜に起因する汚染
物質の低減を図り、半導体集積回路装置の特性の向上を
図る。 【解決手段】半導体基板1のp型ウエル3およびn型ウ
エル4上に、ゲート絶縁膜としてAl23膜8aを熱C
VD法により形成する際、半導体基板1の裏面に形成さ
れたAl23膜8bを上面とし、Al23膜8b上に酸
化シリコン膜29を形成した後、Al23膜8a上に、
多結晶シリコン膜9a、WN膜(図示せず)およびW膜
9bからなるゲート電極Gを形成し、さらに、ゲート電
極Gの両側に、n+型半導体領域14およびp+型半導体
領域15(ソース、ドレイン)を形成する。このように
半導体基板1の裏面のAl23膜8bが酸化シリコン膜
29によって覆われているので、半導体基板1の裏面が
製造装置のステージに接することにより装置内部が金属
もしくは金属化合物で汚染されることを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装
置およびその製造技術に関し、特に、金属酸化膜よりな
る高誘電膜を有する半導体集積回路装置に適用して有効
な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】論理回路やメモリ等に用いられるMIS
FET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect
Transistor)は、酸化シリコン膜よりなるゲート絶縁
膜と、その上部に形成されるゲート電極を有する。
【0003】素子の微細化やその駆動電圧の低電圧化に
伴い、ゲート絶縁膜の膜厚は薄くなる傾向にある。
【0004】しかしながら、その薄膜化にも限界がある
ため、例えば、Al23(酸化アルミニウム)等の金属
酸化物よりなる高誘電膜(high−k膜)の採用が検
討されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、半導体
集積回路装置の研究・開発に従事しており、ゲート絶縁
膜に、金属酸化物よりなる高誘電膜(high−k膜)
を用いることを検討した。
【0006】しかしながら、このような場合に、金属や
金属化合物による汚染が問題となることが判明した。
【0007】即ち、半導体基板(半導体ウエハ)上に、
金属酸化物よりなる高誘電膜を形成する際、例えば、ホ
ットウォール型のCVD(Chemical Vapor depositio
n)装置を用いると、半導体基板の裏面にまで金属酸化
物が形成されてしまう。
【0008】追って詳細に説明するように、半導体基板
裏面に金属酸化物が形成された状態で、その後の処理、
例えば、フォトリソグラフィー処理を行うと、ステッパ
装置のステージ(ウエハ支持台)を、金属や金属化合物
で汚染してしまう。この汚染物質は、その後ステージ上
に搭載され、処理される半導体基板の裏面を汚染する。
【0009】このように、半導体基板裏面の汚染が連鎖
的に起こり、その後の処理、特に、複数枚のウエハを一
度に処理する(バッチ式処理)工程において、半導体基
板上に汚染が拡大する。このような汚染物質(金属や金
属化合物)が、半導体基板上に付着し、半導体集積回路
装置内に拡散すると、その特性を劣化させる。例えば、
ゲート絶縁膜の耐圧を劣化させてしまう。
【0010】また、このような汚染物質を洗浄等により
除去することも考え得るが、金属や金属化合物は除去し
難く、使用可能な洗浄液が限られるいという問題があ
る。
【0011】また、高誘電膜の膜種によって用いられる
洗浄液が異なり、洗浄液を適宜変更するためには、洗浄
装置や洗浄工程の複雑化が必至である。
【0012】また、例えば、Al23の洗浄液として考
え得るKHSO4中には、K(カリウム)が含まれてお
り、このK(カリウム)が汚染物質となる。従って、こ
のK(カリウム)を除去するための対策が更に必要とな
る。
【0013】また、洗浄により金属酸化物を完全に除去
するためには、半導体基板自身も削り込まれるため、半
導体基板が薄膜化し、その強度が低下する。
【0014】本発明の目的は、金属酸化物よりなる高誘
電膜に起因する汚染物質の低減を図ることにある。
【0015】本発明の他の目的は、汚染物質の低減を図
ることにより半導体集積回路装置の特性の向上を図るこ
とにある。
【0016】本発明の前記目的と新規な特徴は、本明細
書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【0017】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
【0018】(1)本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、半導体基板上に金属酸化物よりなる絶縁膜を形
成する際、その裏面に形成された絶縁膜を他の絶縁膜や
半導体膜等よりなる被覆膜で覆うものである。他の絶縁
膜には、酸化シリコン膜や窒化シリコン膜等がある。ま
た、半導体膜としては、ポリシリコン膜等が挙げられ
る。このポリシリコン膜は、絶縁膜上にポリシリコン膜
よりなるゲート電極を形成する際に、形成することがで
きる。
【0019】(2)本発明の半導体集積回路装置は、
(a)半導体基板上に形成された金属酸化膜よりなるゲ
ート絶縁膜と、(b)前記半導体基板の裏面に形成され
た前記金属酸化膜と、(c)前記ゲート絶縁膜上に形成
された導電性膜よりなるゲート電極と、(d)前記半導
体基板の裏面の金属酸化膜を覆う絶縁膜もしくは前記導
電性膜と、を有するものである。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一の機能を有する部材には同
一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【0021】(実施の形態1)図1〜図10は、本発明
の実施の形態1である半導体集積回路装置の製造方法を
示す半導体基板の要部断面図である。また、図11〜図
13は、本発明の実施の形態である半導体集積回路装置
の製造方法に用いられる装置の一例である。
【0022】以下、本発明の実施の形態である半導体集
積回路装置の製造方法を工程順に説明する。
【0023】まず、図1〜図3に示すように、p型の単
結晶シリコンからなる半導体基板1(半導体ウエハ)に
素子分離2を形成する。
【0024】この素子分離2を形成するには、例えば、
図1に示すように、半導体基板1上にCVD法で窒化シ
リコン膜22を堆積し、その上部に素子分離領域に開口
を有するフォトレジスト膜(以下、単に「レジスト膜」
という)R1をフォトリソグラフィー技術を用いて形成
する。
【0025】次いで、図2に示すように、このレジスト
膜R1をマスクにエッチングすることにより素子分離領
域の窒化シリコン膜22を除去する。
【0026】次いで、図3に示すように、レジスト膜R
1を除去した後、窒化シリコン膜22をマスクに、半導
体基板1をエッチングすることにより分離溝を形成す
る。
【0027】次いで、溝表面に薄い酸化膜を形成し、溝
の内部を含む半導体基板1上にCVD法で酸化シリコン
膜7を堆積した後、化学的機械研磨(CMP;Chemical
Mechanical Polishing)法で溝の上部の酸化シリコン
膜7を研磨する。次いで、窒化シリコン膜22を除去す
る。
【0028】次に、図4に示すように、半導体基板1に
p型不純物およびn型不純物をイオン打ち込みし、熱処
理により不純物を拡散させることによって、p型ウエル
3およびn型ウエル4を形成する。
【0029】次いで、半導体基板1(p型ウエル3、n
型ウエル4)の上に、CVD法によりAl23(酸化ア
ルミニウム)8aを堆積する。このAl23は、高誘電
膜であり、かかる膜をゲート絶縁膜として用いることに
より、素子の微細化や駆動電圧の低電圧化を図ることが
できる。なお、高誘電膜として、Al23の他、HfO
(酸化ハフミウム)や、ZrO(酸化ジルコニウム)等
の金属酸化物を用いてもよい。
【0030】このAl23の形成は、例えば、図11
(a)および(b)に示すような熱CVD装置を用いて
行う。図11(a)は装置の縦断面を示し、(b)は、
装置の横断面を示す。
【0031】図11(a)および(b)に示すように、
この型のCVD装置100は、ウエハホルダ102によ
ってウエハWを複数枚保持でき、一度に複数枚のウエハ
Wを処理(バッチ処理)することが可能である。処理の
際、ウエハWのその表面のみならず、その裏面も原料ガ
ス雰囲気中にさらされており、その裏面にも膜が堆積す
る。この原料ガスGaは、導入口INからガス供給用チ
ューブ105を介して導入され、石英ベルジャ101内
は、RFコイル103によって高周波加熱される(ホッ
トウォール方式)。なお、ベルジャ101内のガスは、
ガス排出用チューブ104を介して排出口OUTから排
気される。
【0032】このような装置を用いて半導体基板1上に
Al238a(酸化アルミニウム)を堆積すると、図5
に示すように、半導体基板1の裏面にもAl238bが
堆積する。
【0033】次いで、図6に示すように、半導体基板1
の裏面を上面にしてAl238b上に、プラズマCVD
法により酸化シリコン膜(被覆膜)29を堆積する。な
お、酸化シリコン膜の変わりに窒化シリコン膜を形成し
てもよい。また、PSG(Phosphor Silicate Glass)
膜を用いてもよい。窒化シリコン膜やPSG膜は、例え
ば、Cuのような拡散係数の大きい金属に対しても、拡
散防止効果が高いため、被覆膜として用いて好適であ
る。
【0034】図12に、プラズマCVD装置の一例を示
す。図12に示すように、プラズマCVD装置のCVD
チャンバ201内には、ウエハWが1枚もしくは数枚、
搭載されるステージ(ウエハ支持台)202があり、そ
の上部には、電極を兼ねたシャワープレート203が設
置されている。このシャワープレート203に、高周波
電位Evを印加することにより、ステージ202と、シ
ャワープレート(高周波電極)203との間にプラズマ
を発生させる。このプラズマにより、供給部INより導
入される原料ガスが、活性状態に励起され、気相成長
(成膜)が促進される。なお、成膜時には、吸引部OU
Tにより、CVDチャンバ201内は減圧状態となる。
【0035】このような装置で、Al238b上に酸化
シリコン膜29を堆積した場合には、その際、裏面とな
るAl238a上には、酸化シリコン膜29は形成され
難い。もちろん図11に示した熱CVD装置で酸化シリ
コン膜29を形成してもよいが、この場合、Al23
a上の酸化シリコン膜29の除去工程が必要となる。
【0036】次いで、図7に示すように、Al238a
上に、多結晶シリコン膜9aをCVD法で堆積し、続い
てその上部にスパッタリング法で薄いWN膜(図示せ
ず)とW膜9bとを堆積し、さらにその上部にCVD法
で窒化シリコン膜10を堆積する。
【0037】次に、窒化シリコン膜10上にレジスト膜
R2を形成し、フォトリソグラフイー技術を用いて所望
の領域(ゲート電極が形成されない領域)に開口を有す
るレジスト膜R2形成する。このレジスト膜R2をマス
クに窒化シリコン膜10をドライエッチングすることに
より、ゲート電極を形成する領域に窒化シリコン膜10
を残存させる。
【0038】次いで、図8に示すように、レジスト膜R
2をアッシング(灰化)により除去した後、窒化シリコ
ン膜10をマスクにしてW膜9b、WN膜(図示せず)
および多結晶シリコン膜9aをドライエッチングするこ
とにより、多結晶シリコン膜9a、WN膜(図示せず)
およびW膜9bからなるゲート電極Gを形成する。な
お、ゲート電極Gを構成する多結晶シリコン膜9aに、
n型およびp型不純物を導入することにより、nチャネ
ル型MISFETのゲート電極をn型、pチャネル型M
ISFETのゲート電極をn型としてもよい。
【0039】次に、図9に示すように、ゲート電極Gの
両側のp型ウエル3にn型不純物をイオン打ち込みする
ことによってn-型半導体領域11を形成し、n型ウエ
ル4にp型不純物をイオン打ち込みすることによってp
-型半導体領域12を形成する。
【0040】次に、半導体基板1上にCVD法で窒化シ
リコン膜13を堆積した後、異方的にエッチングするこ
とによって、ゲート電極Gの側壁にサイドウォールスペ
ーサを形成する。
【0041】次に、p型ウエル3にn型不純物をイオン
打ち込みすることによってn+型半導体領域14(ソー
ス、ドレイン)を形成し、n型ウエル4にp型不純物を
イオン打ち込みすることによってp+型半導体領域15
(ソース、ドレイン)を形成する。
【0042】ここまでの工程で、LDD(Lightly Doped
Drain)構造のソース、ドレインを備えたnチャネル型
MISFETQnおよびpチャネル型MISFETQp
が形成される。
【0043】この後、MISFETQnおよびQp上に
酸化シリコン膜等よりなる層間絶縁膜と導電性膜を交互
に堆積し、複数の配線を形成するが、その図示および詳
細な説明は省略する。
【0044】このように本実施の形態によれば、半導体
基板1の裏面に形成されたAl238bを酸化シリコン
膜29で覆ったので、Al23を構成する金属(Al)
やその化合物による汚染を低減することができる。
【0045】例えば、酸化シリコン膜29を形成しなっ
た場合は、半導体基板1の裏面には、Al238bが露
出した状態となる。このような状態でその後の処理を進
めると、処理装置内、特にステージ上が、金属もしくは
金属化合物で汚染される。半導体集積回路装置の製造工
程においては、複数枚のウエハを順次処理する工程が多
く、処理単位のすべてのウエハの裏面に汚染が広がる。
【0046】図13に、ステッパ装置(露光装置)の一
例を示す。ステッパ装置300は、レチクル303上に
描かれたパターンをウエハW上のレジスト膜上に転写す
る装置である。従って、例えば、レジスト膜R1、R2
を露光する際にも、図13に示すような露光装置が用い
られる。なお、301は、光源、302は、コンデンサ
レンズ、304は、絞り、305は、投影レンズであ
る。
【0047】従って、複数枚のウエハを順次露光する
際、半導体基板1(ウエハW)の裏面のAl238bが
接することによって、ステッパ装置300のステージ3
06上に、金属もしくは金属化合物等の汚染物質が付着
する。このような汚染物質が、次の処理対象のウエハの
裏面に付着し、処理単位のすべてのウエハの裏面に汚染
が広がるのである。
【0048】次いで、ウエハ裏面が汚染されたウエハを
バッチ処理が行われる装置、例えば、レジスト膜を除去
するためのアッシング装置に投入すると、処理装置内を
汚染し、汚染物質が半導体基板1上に付着してしまう。
【0049】このような汚染物質を残存させたままその
後の処理を続けると、半導体素子中に汚染物質が拡散
し、その特性を劣化させる。
【0050】また、ステッパ装置やアッシング処理装置
等の製造装置は、種々の工程や製品に用いられるため、
ステージやその内部が汚染された状態で、他の工程の処
理や他の製品の処理を行うことも考えられ、予期せぬ部
位や製品で汚染による不良をもたらしてしまう。
【0051】また、このような汚染物質を洗浄等により
除去することも考え得るが、前述した通り、1)金属や
金属化合物は除去し難く、使用可能な洗浄液が限られ
る。2)高誘電膜の膜種によって用いられる洗浄液が異
なり、洗浄液を適宜変更するためには、洗浄装置や洗浄
工程の複雑化が必至である。3)例えば、Al23の洗
浄液として考え得るKHSO4中には、K(カリウム)
が含まれており、このK(カリウム)が汚染物質とな
り、このK(カリウム)を除去するための対策が更に必
要となる。4)洗浄により金属酸化物を完全に除去する
ためには、半導体基板自身も削り込まれるため、半導体
基板が薄膜化しその強度が低下する、といった問題から
汚染物質を洗浄等により除去することは困難である。
【0052】これに対して、本実施の形態によれば、半
導体基板1の裏面に形成されたAl 238bを酸化シリ
コン膜29で覆ったので、ウエハ(半導体基板1)の裏
面や製造装置内を金属もしくは金属化合物で汚染するこ
とを防止でき、かかる汚染物質による半導体集積回路装
置の特性劣化を防止することができる。
【0053】(実施の形態2)実施の形態1において
は、Al23の裏面を絶縁膜(酸化シリコン膜29)で
覆ったが、導電性膜で覆ってもよい。以下、本発明の実
施の形態である半導体集積回路装置の製造方法を工程順
に説明する。なお、図1〜図4を参照しながら説明した
素子分離2、p型ウエル3およびn型ウエル4の形成工
程までは、実施の形態1と同様であるため、その詳細な
説明を省略する。
【0054】図14に示すように、素子分離2、p型ウ
エル3およびn型ウエル4が形成された半導体基板1上
に、例えば、図11を参照しながら説明した熱CVD装
置を用いて、Al23(酸化アルミニウム)を堆積す
る。この際、図21に示すように半導体基板1の裏面に
もAl238bが堆積する。
【0055】次いで、図15に示すように、Al23
a上に、多結晶シリコン膜9aをCVD法で堆積する。
この際、図11を参照しながら説明した熱CVD装置を
用いて、多結晶シリコン膜9aを堆積させ、半導体基板
1の裏面にも多結晶シリコン膜9aを形成する。なお、
ゲート電極Gを構成する多結晶シリコン膜9aに、n型
およびp型不純物を導入することにより、nチャネル型
MISFETのゲート電極をn型、pチャネル型MIS
FETのゲート電極をn型としてもよい。
【0056】続いて、図16に示すように、その上部に
スパッタリング法で薄いWN膜(図示せず)とW膜9b
とを堆積し、さらにその上部にCVD法で窒化シリコン
膜10を堆積する。
【0057】次に、図17に示すように、実施の形態1
と同様に、窒化シリコン膜10、W膜、WN膜(図示せ
ず)および多結晶シリコン膜をドライエッチングするこ
とにより、多結晶シリコン膜、WN膜(図示せず)およ
びW膜からなるゲート電極Gを形成する。
【0058】その後、実施の形態1と同様に、n-型半
導体領域11、p-型半導体領域12およびサイドウォ
ールスペーサを形成し、さらに、n+型半導体領域14
およびp+型半導体領域15(ソース、ドレイン)を形
成する(図18)。
【0059】ここまでの工程で、LDD(Lightly Doped
Drain)構造のソース、ドレインを備えたnチャネル型
MISFETQnおよびpチャネル型MISFETQp
が形成される。
【0060】この後、MISFETQnおよびQp上に
層間絶縁膜と導電性膜を交互に堆積し、複数の配線を形
成するが、その図示および詳細な説明は省略する。
【0061】このように本実施の形態によれば、半導体
基板1の裏面に形成されたAl238bを多結晶シリコ
ン膜9aで覆ったので、実施の形態1の場合と同様に、
Al 23を構成する金属(Al)やその化合物よる汚染
を低減することができる。
【0062】また、半導体基板1の裏面に形成され、被
覆膜の役割を果たす多結晶シリコン膜9aを、ゲート電
極を構成する多結晶シリコン膜9aと同じ工程で形成し
たので、製造工程の短縮化を図ることができる。
【0063】(実施の形態3)実施の形態1および実施
の形態2においては、Al23の裏面をそれぞれ、酸化
シリコン膜や多結晶シリコン膜等の単層膜で覆ったが、
Al23の裏面を複数の膜で覆っても良い。以下、本発
明の実施の形態である半導体集積回路装置の製造方法を
工程順に説明する。なお、図1〜図4を参照しながら説
明した素子分離2、p型ウエル3およびn型ウエル4の
形成工程までは、実施の形態1と同様であるため、その
詳細な説明を省略する。
【0064】図19に示すように、素子分離2、p型ウ
エル3およびn型ウエル4が形成された半導体基板1上
に、例えば、図11を参照しながら説明した熱CVD装
置を用いて、Al23(酸化アルミニウム)を堆積す
る。この際、図19に示すように半導体基板1の裏面に
もAl238bが堆積する。
【0065】次いで、図20に示すように、Al23
a上に、多結晶シリコン膜をCVD法で堆積する。この
際、図11を参照しながら説明した熱CVD装置を用い
て、多結晶シリコン膜9aを堆積させ、半導体基板1の
裏面にも多結晶シリコン膜9aを形成する。なお、ゲー
ト電極Gを構成する多結晶シリコン膜9aに、n型およ
びp型不純物を導入することにより、nチャネル型MI
SFETのゲート電極をn型、pチャネル型MISFE
Tのゲート電極をn型としてもよい。
【0066】次いで、図21に示すように、半導体基板
1の裏面を上面にして多結晶シリコン膜9a上に、プラ
ズマCVD法により酸化シリコン膜29を堆積する。こ
の酸化シリコン膜は、例えば、実施の形態1において図
12を参照しながら説明した、プラズマCVD装置を用
いて形成する。なお、酸化シリコン膜の変わりに窒化シ
リコン膜を形成してもよい。また、PSG膜を用いても
よい。窒化シリコン膜やPSG膜は、例えば、Cuのよ
うな拡散係数の大きい金属に対しても、拡散防止効果が
高いため、被覆膜として用いて好適である。
【0067】続いて、図22に示すように、半導体基板
1の表面上の多結晶シリコン膜9a上に、スパッタリン
グ法で薄いWN膜(図示せず)とW膜9bとを堆積し、
さらにその上部にCVD法で窒化シリコン膜10を堆積
する。
【0068】次に、実施の形態1と同様に、窒化シリコ
ン膜10、W膜9b、WN膜(図示せず)および多結晶
シリコン膜9aをドライエッチングすることにより、多
結晶シリコン膜9a、WN膜(図示せず)およびW膜9
bからなるゲート電極Gを形成する。
【0069】その後、実施の形態1と同様に、n-型半
導体領域11、p-型半導体領域12およびサイドウォ
ールスペーサを形成し、さらに、n+型半導体領域14
およびp+型半導体領域15(ソース、ドレイン)を形
成する。
【0070】ここまでの工程で、LDD(Lightly Doped
Drain)構造のソース、ドレインを備えたnチャネル型
MISFETQnおよびpチャネル型MISFETQp
が形成される。
【0071】この後、MISFETQnおよびQp上に
層間絶縁膜と導電性膜とを交互に堆積し、複数の配線を
形成するが、その図示および詳細な説明は省略する。
【0072】このように本実施の形態によれば、半導体
基板1の裏面に形成されたAl238bを多結晶シリコ
ン膜9aおよび酸化シリコン膜29で覆ったので、実施
の形態1と同様に、Al23を構成する金属(Al)や
その化合物よる汚染を低減することができる。
【0073】また、Al238bを多結晶シリコン膜9
aおよび酸化シリコン膜29の積層膜で覆ったので、特
に、多結晶シリコン膜9aのみでは拡散防止効果が小さ
い材料に用いて好適である。
【0074】また、本実施の形態においては、ゲート絶
縁膜(8a)上にゲート電極を構成する多結晶シリコン
膜9aを形成した後に、酸化シリコン膜29を形成する
ので、例えば、実施の形態1と比較しゲート絶縁膜(8
a)に対するダメージを低減できる。
【0075】また、半導体基板1の裏面に形成された多
結晶シリコン膜9aを、ゲート電極を構成する多結晶シ
リコン膜9aと同じ工程で形成したので、製造工程の短
縮化を図ることができる。
【0076】なお、実施の形態1〜3においては、金属
酸化物よりなる高誘電膜をゲート絶縁膜として使用した
が、この他、容量絶縁膜として金属酸化物を用いる等、
汚染物質を発生し得る膜を用いる半導体装置に広く適用
可能である。
【0077】また、実施の形態1〜3においては、図1
1に示す熱CVD装置によって半導体基板の裏面に形成
されるAl238bに被覆膜(9a、29)を適用した
が、例えば、図12に示すプラズマCVD装置を用いて
も、ステージとウエハとの間に隙間が存在する場合に
は、原料ガスの回り込みにより半導体基板の裏面に薄い
Al238bが形成され得る。従って、かかる膜による
汚染防止のため、被覆膜を用いることも可能である。
【0078】(実施の形態4)実施の形態1〜3におい
ては、半導体基板1の裏面に形成されたAl23による
汚染に本発明を適用したが、例えば、配線を構成する金
属膜に本発明を適用してもよい。
【0079】図23〜図26は、本発明の実施の形態4
である半導体集積回路装置の製造方法を示す半導体基板
の要部断面図である。以下、その形成工程を、工程順に
説明する。
【0080】まず、図23に示すように、p型の単結晶
シリコンからなる半導体基板1(半導体ウエハ)中に、
例えば、実施の形態1と同様に素子分離2、p型ウエル
3およびn型ウエル4を形成する。
【0081】次いで、半導体基板1(p型ウエル3、n
型ウエル4)の上に、熱酸化法により酸化シリコン膜よ
りなるゲート絶縁膜8を形成する。
【0082】次いで、ゲート絶縁膜8上に、多結晶シリ
コン膜9aをCVD法で堆積し、続いてその上部にスパ
ッタリング法で薄いWN膜(図示せず)とW膜9bとを
堆積し、さらにその上部にCVD法で窒化シリコン膜1
0を堆積する。
【0083】次に、実施の形態1と同様に、窒化シリコ
ン膜10をドライエッチングし、さらに、この窒化シリ
コン膜10をマスクにしてW膜9b、WN膜(図示せ
ず)および多結晶シリコン膜9aをドライエッチングす
ることにより、多結晶シリコン膜9a、WN膜(図示せ
ず)およびW膜9bからなるゲート電極Gを形成する。
なお、ゲート電極Gを構成する多結晶シリコン膜9a
に、n型およびp型不純物を導入することにより、nチ
ャネル型MISFETのゲート電極をn型、pチャネル
型MISFETのゲート電極をn型としてもよい。
【0084】その後、実施の形態1と同様に、n-型半
導体領域11、p-型半導体領域12およびサイドウォ
ールスペーサを形成し、さらに、n+型半導体領域14
およびp+型半導体領域15(ソース、ドレイン)を形
成する。
【0085】ここまでの工程で、LDD(Lightly Doped
Drain)構造のソース、ドレインを備えたnチャネル型
MISFETQnおよびpチャネル型MISFETQp
が形成される。
【0086】この後、MISFETQnおよびQp上に
酸化シリコン膜等の層間絶縁膜と例えば、銅膜等の金属
膜を交互に堆積し、複数の配線を形成する。
【0087】例えば、図24に示すように、MISFE
TQnおよびQp上にCVD法で酸化シリコン膜を堆積
した後、酸化シリコン膜をCMP法で研磨してその表面
を平坦化し、層間絶縁膜TH1を形成する。
【0088】次に、層間絶縁膜TH1上にレジスト膜を
形成し(図示せず)、このレジスト膜をマスクに層間絶
縁膜TH1をエッチングすることにより半導体基板1主
面のn+型半導体領域14およびp+型半導体領域15上
にコンタクトホールC1を形成する。
【0089】次いで、コンタクトホールC1内を含む層
間絶縁膜TH1上に、CVD法によりタングステン膜を
堆積し、このタングステン膜を層間絶縁膜TH1が露出
するまでCMP法により研磨することによってコンタク
トホールC1内にプラグP1を形成する。
【0090】次いで、コンタクトホールC1内を含む層
間絶縁膜TH1上に、スパッタ法により、バリア膜とし
て薄い窒化タングステン膜(図示せず)を堆積し、この
窒化タングステン膜上に、プラズマCVD法もしくはメ
ッキ法により銅膜20aを形成する。
【0091】例えば、図12を参照しながら説明したプ
ラズマCVD装置を用いても、ステージとウエハとの間
に隙間が存在する場合には、原料ガスの回り込みにより
半導体基板の裏面に薄い銅膜20bが形成される。ま
た、メッキ法を用いた場合も、半導体基板1の裏面に銅
膜20bが析出し得る(図24参照)。
【0092】次いで、図25に示すように、半導体基板
1の裏面を上面にして薄い銅膜20b上に、図12を参
照しながら説明したプラズマCVD装置を用いて窒化シ
リコン膜23を堆積する。なお、窒化シリコン膜23の
変わりにPSG膜を用いてもよい。窒化シリコン膜やP
SG膜は、酸化シリコン膜と比較し銅(Cu)の拡散防
止力が大きく、本実施の形態に用いて好適である。
【0093】次いで、銅膜20aを所望の形状にパター
ニングすることにより第1層配線M1を形成する(図2
6)。また、この後、第1層配線M1上に、酸化シリコ
ン膜等よりなる層間絶縁膜と導電性膜を交互に堆積し、
複数の配線を形成するが、その図示および詳細な説明は
省略する。
【0094】このように本実施の形態によれば、半導体
基板1の裏面に形成された銅膜20bを窒化シリコン膜
23で覆ったので、実施の形態1と同様に、銅やその化
合物、即ち、配線を構成する金属膜やその化合物による
汚染を低減することができる。
【0095】以上、本発明者によってなされた発明を実
施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実
施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0096】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。
【0097】半導体基板上に金属酸化膜よりなる絶縁膜
を形成する際、その裏面に形成された絶縁膜を他の絶縁
膜や半導体膜等よりなる被覆膜で覆ったので、金属酸化
膜を構成する金属やその化合物に起因する汚染物質の低
減を図ることができる。その結果、半導体集積回路装置
の特性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1である半導体装置の製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図2】本発明の実施の形態1である半導体装置の製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図3】本発明の実施の形態1である半導体装置の製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図4】本発明の実施の形態1である半導体装置の製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図5】本発明の実施の形態1である半導体装置の製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図6】本発明の実施の形態1である半導体装置の製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図7】本発明の実施の形態1である半導体装置の製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図8】本発明の実施の形態1である半導体装置の製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図9】本発明の実施の形態1である半導体装置の製造
方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図10】本発明の実施の形態1である半導体装置の製
造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図11】(a)および(b)は、本発明の実施の形態
1である半導体装置の製造方法に用いられる装置を示す
図である。
【図12】本発明の実施の形態1である半導体装置の製
造方法に用いられる装置を示す図である。
【図13】本発明の実施の形態1である半導体装置の製
造方法に用いられる装置を示す図である。
【図14】本発明の実施の形態2である半導体装置の製
造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図15】本発明の実施の形態2である半導体装置の製
造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図16】本発明の実施の形態2である半導体装置の製
造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図17】本発明の実施の形態2である半導体装置の製
造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図18】本発明の実施の形態2である半導体装置の製
造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図19】本発明の実施の形態3である半導体装置の製
造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図20】本発明の実施の形態3である半導体装置の製
造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図21】本発明の実施の形態3である半導体装置の製
造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図22】本発明の実施の形態3である半導体装置の製
造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図23】本発明の実施の形態4である半導体装置の製
造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図24】本発明の実施の形態4である半導体装置の製
造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図25】本発明の実施の形態4である半導体装置の製
造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図26】本発明の実施の形態4である半導体装置の製
造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【符号の説明】
1 半導体基板(半導体ウエハ) 2 素子分離 3 p型ウエル 4 n型ウエル 7 酸化シリコン膜 8 ゲート絶縁膜 8a Al23膜 8b Al23膜 9a 多結晶シリコン膜 9b W膜 10 窒化シリコン膜 11 n-型半導体領域 12 p-型半導体領域 13 窒化シリコン膜 14 n+型半導体領域 15 p+型半導体領域 20a 銅膜 20b 銅膜 22 窒化シリコン膜 23 窒化シリコン膜 29 酸化シリコン膜 100 CVD装置 101 ベルジャ 102 ウエハホルダ 103 RFコイル 104 ガス排出用チューブ 105 ガス供給用チューブ 201 CVDチャンバ 202 ステージ 203 シャワープレート 300 ステッパ装置 301 光源 302 コンデンサレンズ 303 レチクル 304 絞り 305 投影レンズ 306 ステージ C1 コンタクトホール Ev 高周波電位 G ゲート電極 Ga 原料ガス IN 供給部(導入口) OUT 吸引部(排出口) P1 プラグ Qn nチャネル型MISFET Qp pチャネル型MISFET R1 レジスト膜 R2 レジスト膜 TH1 層間絶縁膜 W ウエハ
───────────────────────────────────────────────────── 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 27/088 H01L 21/90 C 27/092 21/88 S 29/423 29/49 (72)発明者 酒井 哲 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 Fターム(参考) 4M104 AA01 BB01 BB40 CC05 DD37 DD43 DD44 DD65 DD71 DD81 DD91 EE03 EE05 EE09 EE16 EE17 FF02 FF18 HH20 5F033 HH04 HH11 HH19 HH34 JJ19 KK01 LL04 MM05 MM30 PP06 PP15 PP27 PP28 QQ08 QQ09 QQ10 QQ11 QQ28 QQ37 QQ48 QQ53 QQ65 RR04 RR06 RR14 SS11 TT08 VV06 XX00 XX01 5F048 AA07 AC03 BB05 BB09 BB11 BB13 BC06 BE03 BF01 BF03 BF07 BF11 BF16 BG14

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)半導体基板上および前記半導体基
    板の裏面に金属酸化膜を形成する工程と、 (b)前記半導体基板の裏面に形成された金属酸化膜上
    に被覆膜を形成する工程と、 (c)前記半導体基板の裏面が前記被覆膜で覆われた状
    態で、前記半導体基板上の金属酸化膜上に、導電性膜を
    形成し、前記導電性膜をパターニングする工程と、を有
    することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 (a)半導体基板上および前記半導体基
    板の裏面に金属酸化膜を形成する工程と、 (b)前記半導体基板上の金属酸化膜上に半導体膜を形
    成し、前記半導体基板の裏面に形成された金属酸化膜上
    に半導体膜を形成する工程と、 (c)前記半導体基板上の金属酸化膜上の半導体膜をパ
    ターニングする工程と、を有することを特徴とする半導
    体集積回路装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 (a)半導体基板上および前記半導体基
    板の裏面に金属酸化膜を形成する工程と、 (b)前記半導体基板上の金属酸化膜上に半導体膜を形
    成し、前記半導体基板の裏面に形成された金属酸化膜上
    に半導体膜を形成する工程と、 (c)前記半導体基板の裏面に形成された金属酸化膜上
    の半導体膜上に、被覆膜を形成する工程と、 (d)前記半導体基板上の金属酸化膜上の半導体膜をパ
    ターニングする工程と、を有することを特徴とする半導
    体集積回路装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 (a)半導体基板上に形成された金属酸
    化膜よりなるゲート絶縁膜と、 (b)前記半導体基板の裏面に形成された前記金属酸化
    膜と、 (c)前記ゲート絶縁膜上に形成された導電性膜よりな
    るゲート電極と、 (d)前記半導体基板の裏面の金属酸化膜を覆う絶縁膜
    もしくは前記導電性膜と、を有することを特徴とする半
    導体集積回路装置。
  5. 【請求項5】 (a)半導体基板上および前記半導体基
    板の裏面に銅膜を形成する工程と、 (b)前記半導体基板の裏面に形成された銅膜上に窒化
    シリコン膜を形成する工程と、 (c)前記半導体基板上の銅膜を加工することにより配
    線を形成する工程と、を有することを特徴とする半導体
    集積回路装置の製造方法。
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