JP2004022915A - Method for manufacturing semiconductor integrated circuit device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路装置の製造技術に関する。特に、本発明は半導体集積回路装置を製造する過程でのウェット処理に適用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
最近の半導体集積回路装置(LSI)は、LSI内部の回路用途に応じて異なるゲート酸化膜を有するMOS(FET)により構成されている。たとえば、高耐圧用としては比較的厚いゲート酸化膜を有するMOSが、低耐圧用としては比較的薄いゲート酸化膜を有するMOSが用いられる。
【0003】
異なるゲート酸化膜を形成する場合において、薄いゲート酸化膜形成に先立って、パターン化されたレジスト(マスク)を用いて酸化膜(SiO2)をウエットエッチングし、Si基板表面を露出する工程が存在する。例えば、特開平10−340882号公報にその方法が開示されている。該公報によれば、レジストマスクが形成されていない部分の酸化膜を薬液でウエットエッチングする際には、バッファードフッ酸(BHF)が用いられる。BHFが用いられる理由としては、酸化膜上に形成されたレジストマスクがほとんどエッチングされない。また、レジストマスクと酸化膜との界面にエッチング液が浸透し密着性を悪化させるということがないため、レジストマスクの剥がれが生じないことである。
【0004】
なお、上記公報には、光作用の問題について言及されていない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
エッチングドラフト内でPN接合が形成されたシリコン基板(ウエハ)表面の酸化膜をバッファドHF液ウエットエッチングにより露出する場合、外部からの光(具体的には蛍光灯からの光)の作用によりシリコン基板表面の面荒れが生じた。
例えば、バッファドHF液(フッ酸:HF/フッ化アンモニウム:NH4F/水:H2O)を使用するウエットエッチングにおいて、M1配線(第1層目配線)とSi基板コンタクトをとるM1配線前洗浄では、エッチングによるSiコンタクト部露出時にSi基板部がP型、N型の2つの拡散層(半導体領域)が隣接もしくは接ししている場合、明るい状態でエッチすると、光作用によりSi表面がエッチングされ、面荒れを起こした。この面荒れのため、導通抵抗大不良を発生させた。また、エッチングが加速され、プロセスマージンに余裕がなく、面荒れもウエハ間に大きくばらつきが生じた。この解決策として、ウエットエッチドラフトは暗くしてエッチングしてきた。すなわち、ウエットエッチドラフトの窓には遮光板を取り付け、外部の光がエッチングドラフト内に入り込まない工夫がされた。
【0006】
プロセスマージンの拡大という観点より、レジストマスクを用いて酸化膜をウエットエッチングし、基板表面を露出する他の工程において、前記と同様に、外部の光がエッチングドラフト内に入り込まない工夫がされた。しかしながら、そのウエットエッチングが光の遮断に起因してLSIの歩留まり低下をおよぼすことが発明者等によって明らかにされた。以下にその問題点を説明する。
【0007】
フラッシュメモリ搭載マイコンにおいて、フラッシュメモリ特性が悪化し、低歩留まりのロットが発生した。不良モードはフラッシュメモリの書き込み消去を行うトンネル酸化膜が通常より低い電圧で破壊する異常特性となった。このため、LSIの信頼性及び製造歩留まりの低下をもたらした。
上記不良部分を断面TEM(Transmission Electron Microscope)で確認したところ、トンネル酸化膜下のシリコン(Si)基板に局所的にシリコンの削れ(ピット)が起きていることが分った。そのSi基板(単結晶基板)は、図3に示すように、結晶欠陥の少ない(100)面から[010]軸方向に約4°傾けられた面、すなわち(100)オフ・アングル面を主面としたウエハ1より成る。ウエハ1にはLSIが組み込こまれるチップエリア1aが縦横に複数配列されている。チップエリア1a内においては、LOCOS膜(選択酸化膜)によって区画された島領域(素子形成領域)1bが形成されている。
ピットは、ウエハ周辺部のチップエリアよりもウエハ中央部のチップエリアに集中していた。そして、ピットの発生したウエハ中央部それぞれのチップエリアにおいては、以下に述べるように、同一箇所に発生していた。
図4に示すように、ピット1dは、LOCOS膜1cコーナの一箇所に観察された。すなわち、いずれのチップエリアにおいても、ピット1dは、LOCOS膜1cの左下コーナに発生していた。この原因を調査したところ、トンネル酸化膜形成前に基板表面露出するためのウエットエッチング工程では、そのエッチングドラフト装置の透明扉部を、例えばホトリゾグラフィ工程で使用されるドラフト装置と同様に、光が通過しにくい遮光板としていることに起因していることが明らかとなった。すなわち、光のない暗部でウエットエッチングを行うと、Si基板を局所的に削り不良を発生することが判明した。問題となったウエットエッチング工程は、一部の酸化膜がレジストマスクに覆われ、レジストマスクで覆われていない他の薄い酸化膜をウエットエッチングにより除去し、シリコン基板表面を露出する工程であり、レジストマスクを使ってのエッチングに適した界面活性剤が添加されたバッファドHF(フッ酸)液が用いられている。
図4に示すように、島領域1bの四コーナ部近傍には、残留ストレスが存在する。この残留ストレスおよび(100)off angle結晶面がピット誘発の一つの要因となっていることも考えられる。
本発明者等は、光の影響でトンネル酸化膜(FTO膜)の耐圧劣化が生じているかどうか検証してみた。図5および図6を参照し、説明する。
図5は、トンネル酸化膜におけるI−V特性の測定図を示す。フィールド酸化膜2によって区画されたトンネル酸化膜を挟んで、シリコン基板(P−WELL)1と多結晶シリコン層(ゲート電極3との間に電圧4を可変にし、電流計5にて、トンネル酸化膜に流れるリーク電流を測定した。
図6に示すように、実験1(Exp.1)は、酸化膜除去を、遮光板付きのドラフト装置内で界面活性剤が添加されたバッファドHF(フッ酸)液を用いてエッチング行い、しかる後トンネル酸化膜を形成したウエハサンプルである。Ygの面内分布を見ると、ウエハ周辺部に比べて、ウエハ中央部の太枠部分が低い電圧でIg=10mAとなっている。すなわち、ゲート耐圧の低い部分を示している。
次に、実験2(Exp.2)では、図2に示したように窓(8)が透明板で構成されているドラフト装置が用いられたウエハサンプルである。ドラフト装置が置かれた天井蛍光灯OFF(遮光状態)では、太枠で示したように、ウエハほぼ全域にわたってゲート耐圧が低い。一方、天井蛍光灯ON(採光状態)では、ウエハ全域にわたって約15Vの耐圧を確保できている。実験1と実験2(遮光状態)との差について検証したところ、窓(8)が黒色塩化ビニール板で構成されていても、天井蛍光灯からの光がウエハの搬入口あるいは搬出口から入り込み、その光によってピットの発生は抑制されたと考えられる。
本発明は、上記問題点とその解明に基づき成されたものである。
【0008】
本発明の目的は、半導体集積回路装置の信頼性向上を図る技術を提供することにある。
【0009】
本発明の他の目的は、半導体集積回路装置の製造歩留まり向上を図る技術を提供することにある。
【0010】
本発明のさらに具体的な目的は、信頼性向上を図ったフラッシュメモリ搭載の半導体集積回路装置を提供することにある。
【0011】
本発明の前記ならびにその他の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。
【0012】
【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。
【0013】
本発明の半導体装置の製造方法は以下の工程を含む。
(1)第1導電型のシリコン基板と、前記基板の主面を第1島領域と第2島領域とに分離する一部が前記基板内に埋め込まれた絶縁分離領域と、前記第2島領域内に形成されたPN接合を構成する第1、第2半導体領域と、前記第1島領域主面に形成された第1酸化膜および前記第2島領域に形成された第2酸化膜と、前記第2酸化膜を露出し、前記第1酸化膜を覆うレジストマスクとを有する半導体本体を準備する工程、
(2)3.5ルクス以上の照度を有する雰囲気内において、前記第2酸化膜を界面活性剤が添加されたフッ酸系エッチング液により除去し、前記第2島領域の主面を露出する工程、
(3)前記露出した第2島領域表面に絶縁膜を形成する工程。
(実施の形態1)
図1および図2を参照し、本発明の実施の形態を説明する。図1は、後で説明するフラシュメモリ内蔵のLSIの製造方法における、トンネル酸化膜(FTO膜)形成前に行われる酸化膜(以下、FG酸化膜と称する)のウエットエッチングを示した概略断面図である。
界面活性剤(Surface active agent) が添加されたバッファドHF(フッ酸)液が入っているエッチング槽7Aに浸されたシリコン基板1(100)は、N型分離領域103内に、LOCOS酸化膜108で区画されたフラッシュメモリセルを形成する島領域(P−WELL )(105i)を有する。そして、基板主面にはレジストマスク110が選択的に形成されている。
界面活性剤入りバッファドHFにおけるエッチングプロセスでのメリットは以下のとおりである。特に、レジストマスクを用いた酸化膜の選択エッチングに界面活性剤入りバッファドHFの適用は必然的なものである。
(a) シリコンに対する接触角が小さい。接触角は濡れ性の尺度を示し、接触角が小さいほど濡れやすいことを意味している。また、レジスト(マスク)に対しても濡れ状態は良好である。
(b) パーテイクル(particles)が少ない。低泡性である。
(c ) ウエハ(シリコン基板)表面に付着する異物が少ない。
(d) シリコン面荒れを防ぐ。
(e) 酸化膜エッチングの面内不均一を防ぐ。
(f) シリコンに対する酸化膜のエッチング速度比が大きい。(選択比向上)
エッチング時には、エッチング液中の被エッチング面(FG酸化膜)は光源(蛍光灯)6から照射された光を、そのエッチング液を介して間接的に受ける。例えば、エッチング面は、照度3.5ルクス以上の光を受ける。先の実験1で遮光板取り付けドラフト装置がエッチング槽内部において1.5〜3.5ルクスであった。これ以下であると不良が生じた。このことより、すくなくとも照度3.5ルクス以上であればピットは生じにくくなる。
図2は本実施の形態1で使用される、より具体的なロット単位(25枚ウエハ)処理用エッチングドラフト装置の斜視図である。エッチングドラフト装置7Bは装置内部が目視できるように透明板(塩化ビニル樹脂製)8が取り付けられている。したがって、天井に設けられた蛍光灯6の光は透明板8を通過し、エッチング槽内に入り込み、ウエハ全面はその光を受ける。エッチングドラフト装置内部のエッチング槽での照度は420ルクスから480ルクスである。透明板であれば、エッチング槽の照度(装置内照度)が装置内エッチングドラフト装置1が設置された作業エリアの照度(装置外照度)に比べ、1桁も落ち込まない(低くならない)からである。作業エリアは、作業者の作業の安全性を配慮に400ルクス以上が望ましい。そして、照度の上限は電力消費の節減を配慮して1500ルクスが望ましい。また、結晶系シリコンが電気に変えることができる光の波長はおよそ0.35μm〜1.1μmであるとされている。したがって、その波長の光をウエハ全面に曝すことも有効である。
このような雰囲気のもとで、FG酸化膜を除去し、島領域(P−WELL )(105i)の表面を露出させる。続いて、露出した島領域105i表面にFTO膜を形成する。
本実施の形態によれば、図6(Exp.2 蛍光灯ON状態)に示したように、Vgの面内分布およびI−V波形が得られた。すなわち、ゲート耐圧不良がなくなった。
ここで、ピット解消のメカニズムについて説明する。
まず、以下の検証事実に基づき、ピット解消は界面活性剤と光作用とに起因しているものと考えられる。
M1配線前洗浄(BHF)では、比較的明るい雰囲気に曝すとSi面に面荒れが発生する。比較的暗い雰囲気に曝すと面荒れが生じない。
(b)FTO膜形成部のFG酸化膜除去(界面活性剤添加BHF)では、比較的暗い雰囲気に曝すとSi面にピットが発生する。比較的明るい雰囲気に曝すとピットが生じない。
(c)N型分離領域のない、P型基板に形成された島領域(P−WELL )表面のFG酸化膜除去で、界面活性剤が添加されたバッファドHF液を使用した場合は、上記(b)でピットが発生した比較的暗い雰囲気に曝しても問題はなかった。すなわち、明るい雰囲気、暗い雰囲気いずれの環境下でエッチングしてもピットは発生しなかった。この検証事実から以下のことが言える。
PN接合を有した場合、BHF(界面活性剤無添加)使用のエッチングは明るい雰囲気下で影響をおよぼす。
(2)PN接合を有した場合、界面活性剤添加BHF使用のエッチングは暗い雰囲気下で影響をおよぼす。
(3)PN接合を有しない場合、界面活性剤添加BHFであっても明暗の雰囲気に無関係である。
【0014】
このことより、断定はできないが、ピット解消は、以下のとおりと考えられる。
一般に、SiO2膜エッチングは、HF系のエッチング液が用いられる。SiO2膜はHFによる還元作用で溶解される。この反応は、よく知られているように式1に示すとおりである。
SiO2 + 6HF → H2 + SiF6 +2H2O ・・・・式1
したがって、酸素と結合していないSi(ウエル)表面はエッチングされることがない。
しかしながら、FG酸化膜のエッチング時にピットが発生することは、Si表面および内部に酸化作用によりSiOが形成され、これがHFにより還元され、局所的なSiのエッチングが生じたと考えられる。すなわち、そのSiOは、基板(Si)表面に何らかの要因で生じた歪などによるSiの欠陥に、酸素(O)が結合したものと考えられる。
本実施の形態によれば、N型分離領域103と島領域(P−WELL )(105i)とで構成するPN接合は蛍光灯からの光を受け、これにより光起電力が発生する。この光起電力により界面活性剤と酸素(O)との結合を促進させ、シリコン基板表面近傍に存在しているSi歪と酸素(O)との結合が阻止される。この結果、Si歪が存在していても酸素との結合がないため、ピットが生じないと考えられる。
次に、 本発明の一実施の形態であるフラシュメモリ内蔵LSIの製造方法を、図7〜図26を用いて工程順に説明する。
(1)図7に示すように、型pシリコン(Si)単結晶からなる半導体基板(P−SUB)100(以下、Si基板またはSiウエハと称す)を用意し、そのSi基板主面に酸化膜101を介してシリコン窒化膜102を形成する。Si基板100は、結晶欠陥の少ない(100)面から[010]軸方向に約4°傾けられた面、すなわち(100)オフ・アングル面を有する。続いて、フラシュメモリ(メモリマット)が形成されるべき基板主面の酸化膜101aが露出するように、周知のホトリゾグラフィ技術によりシリコン窒化膜102をパターン形成する。そして、イオン打ち込みにより、n型不純物のリンが酸化膜101 aを通して導入される。
【0015】
(2)図8に示すように、引き延ばし拡散のための熱処理(アニール)を酸化雰囲気中で行う。この結果、Si基板100に対するN型分離領域103が形成される。この時、露出した酸化膜101aはその酸化雰囲気中でのSi基板表面の増殖酸化により厚くなる。
【0016】
(3)図9に示すように、Si基板表面全体の酸化膜(101、101a)はHF液により除去される。
(4)図10に示すように、基板100表面に酸化膜101bを熱酸化により形成した後、基板100に、周知のイオン打ち込み技術および熱処理(引き伸ばし拡散)により第1Pウエル(第1ウエル)104、第2Pウエル(第2ウエル)105およびNウエル(第3ウエル)106を選択的に形成する。第2Pウエル105はN型分離領域103によりSi基板100から電気的分離される。したがって、この第2Pウエル105にはフラッシュメモリに対する書き込み消去のために、制御可能な独立したウエル電位(基板電圧)が与えられる。
(5)図11に示すように、基板100主面上にシリコン窒化膜等からなる絶縁膜107を、化学気相成長法(CVD法)により堆積させる。そして、素子分離領域となるべきエリア(酸化膜101b)を露出するように、周知のホトリゾグラフィ技術とドライエッチングにより絶縁膜107をパターン形成する。
(6)図12に示すように、露出する酸化膜101bをフッ酸のみでエッチング除去し、この後、異物除去のために過酸化水素水(H2O2)、アンモニア(NH4OH)および水(H2O)からなる混合液で洗浄を行うことにより、基板(ウエル)表面を露出する。このエッチングおよび洗浄は、光を採り入れることができる透明窓を有するエッチングドラフト内で行われる。そして、図示していないが、露出した基板表面に比較的薄い酸化膜を熱酸化により形成し、この薄い酸化膜を通して寄生チャネル防止用の不純物をイオン打ち込みにより導入する。
(7)絶縁膜(シリコン窒化膜)107をマスクにし、素子分離領域であるフィールド酸化膜(LOCOS膜)を熱酸化により選択的に形成する。図13に示すように、フィールド酸化膜108により、互いに分離された第1島領域(Pウエル)104i、第2島領域(Pウエル)105iおよび第3島領域(Nウエル)106iがそれぞれ得られる。フィールド酸化膜108は、基板表面を酸化することによって形成されるため、その一部が埋め込まれた構造となる。続いて、第1島領域(Pウエル)104i、第2島領域(Pウエル)105iおよび第3島領域(Nウエル)106i表面上の酸化膜をエッチング除去し、それら表面を露出する(前洗浄:Pre−Washing)。この前洗浄には過酸化水素水(H2O2)、アンモニア(NH4OH)および水(H2O)からなる混合液が用いられる。この混合液もシリコン基板をエッチングするポテンシャルがあるので、この前洗浄は、光を採り入れることができる透明窓を有するエッチングドラフト装置内で行われる。
【0017】
(8)図14に示すように、第1島領域(Pウエル)104i、第2島領域(Pウエル)105iおよび第3島領域(Nウエル)106iのそれぞれの表面にFG酸化膜109が熱酸化により形成される。
【0018】
(9)図15に示すように、周知のホトリゾグラフィ技術により、第2島領域(Pウエル)105iを覆わないレジストマスク110を形成する。そして、しきい値電圧調整のために、レジストマスク110をマスクとして、FG酸化膜109を通して第2島領域(Pウエル)105i表面にイオン打ち込みを選択的に行う。不純物イオンはBF2が適用される。FG酸化膜109の存在により、第2島領域(Pウエル)105i表面は直接イオンダメージを受けない。しかし、このイオン打ち込みにより、第2島領域(Pウエル)105i内にSi歪を引き起こす可能性がある。
(10)図16に示すように、そのレジストマスク110を用いてFG酸化膜(109) をウエットエッチングにより除去し、第2島領域(Pウエル)105i表面を露出する。このウエットエッチングは図1、図2で説明したとおりの方法で行われる。(11)レジストマスクを除去した後、図17に示すように、露出した第2島領域(Pウエル)105i表面に、例えば厚さ9.5〜10nmのトンネル酸化膜(FTO膜)111を熱酸化により形成する。低電圧駆動(書き込み)のために、より薄い膜厚のFTO膜が求められる場合は、FTO膜は膜厚制御性の良いCVD法によりその表面に堆積される。堆積されたFTO膜はSiO2膜あるいはON膜(酸窒化膜)より成る。
(12)図18示したように、電荷蓄積用ゲート電極形成のための第1多結晶シリコン膜112を周知のCVD法により堆積する。
(13)図19に示すように、第2島領域(Pウエル)105i上は残るように、第1多結晶シリコン膜112をドライエッチング法により選択的にエッチングする。続いて、残された第1多結晶シリコン膜112aの表面に、層間絶縁膜113を形成する。この層間絶縁膜113は、例えばON膜(酸窒化膜)、Si3N4膜(シリコン窒化膜)およびON膜(酸窒化膜)が順次積層された積層膜で構成される。第1島領域(Pウエル)104iおよび第3島領域(Nウエル)106i表面を露出した後、それら露出表面に酸化膜114を熱酸化により形成する。続いて、しきい値調整のために、この酸化膜114を通して、第1島領域(Pウエル)104iおよび第3島領域(Nウエル)106i表面それぞれに所定の不純物イオンが打ち込まれる。
(14)図20に示したように、酸化膜114をウエットエッチングにより除去し、第1島領域(Pウエル)104iおよび第3島領域(Nウエル)106i表面を露出する。この時のエッチング処理は、前記工程(10)と同様の方法により行われる。(15)図21に示すように、第1島領域(Pウエル)104iおよび第3島領域(Nウエル)106iそれぞれの表面に前記トンネル酸化膜よりも厚い約14nmのゲート酸化膜を形成する。続いて、CVD法により第2多結晶シリコンを堆積し、そして周知のフォトリゾグラフィ技術によりゲート電極115,116,117をパターン形成する。
(16)図22に示すように、フォトリゾグラフィ技術によりレジストマスク118を選択的に形成し、制御ゲート電極(コントロールゲート)116と同一幅の電荷蓄積用ゲート電極(フローテイングゲート)をドライエッチングにより形成する。なお、図示していないが、ゲート電極(コントロールゲート)116上には、そのコントロールゲートの加工に用いられたキャップ層が残されている。このキャップ層によりコントロールゲートと同一パターン幅のフローテイングゲートが形成される。しかる後、レジストマスク118を残した状態で、第2島領域(Pウエル)105i内にはソース・ドレイン形成のための不純物イオン、例えば、Asイオンが打ち込まれ、N型半導体領域119を形成する。上記ステップにより信頼性の高いフラッシュメモリセルが形成される。
(17)続いて、図23に示すように、第1島領域(Pウエル)104iにはソース・ドレイン形成のための不純物イオン、例えば、Asイオンが打ち込まれ、N型半導体領域200が形成される。また、第2島領域(Pウエル)106i内にはソース・ドレイン形成のための不純物イオン、例えば、Bイオンが打ち込まれ、P型半導体領域201が形成される。Bイオンは、第1島領域(Pウエル)104iにも選択的に打ち込まれ、ソース領域(ソースコンタクト)としてのN型半導体領域200sに接してPウエルコンタクト領域201wが形成される。N型半導体領域200sとPウエルコンタクト領域201wとで構成されるPN接合は、第2島領域(Pウエル)106i表面に終端する。
(18)図24に示すように、基板100主面上に、例えばBPSG(Boro−phospho silicate glass)から成る層間絶縁膜202を堆積した後、コンタクトホールCONT1,2,3をフォトリゾグラフィ技術とドライエッチング法により形成する。
MOS素子の縮小化に伴ない、コンタクトエリアも必然的に縮小を図らなければならない。このため、ウエルコンタクトとソースコンタクトとは独立別個にコンタクトホールを形成するエリア確保が困難となる。このため、コンタクトホールCONT1は、前記PN接合を露出ように形成され、コンタクト面積の縮小が図られる。この共通のコンタクトホールCONT1内において、ウエルとソースとの接続が行われる。この共通のコンタクトホールの面積は、前記独立別個に設けたコンタクトホールのトータル面積を必要としない。一つのコンタクトホール面積の大きさ、あるいはPN接合にメタル配線が確実に接するように余裕度を考慮した場合でも、一つのコンタクトホール面積の1.5倍程度で十分である。
コンタクトホールを形成した後、レジストマスク(図示せず)が除去される。そして、異物除去のために、シリコン基板(ウエハ)の前洗浄(ウエット処理)を行う。この時、レジストマスクはすでに除去されており、界面活性剤が添加されていないバッファドHF(HF/NH4F/H20)が使用される。
この洗浄は、界面活性剤が添加されたバッファドHF によるFTO膜前洗浄(酸化膜)エッチングの時とは全く逆に、ウエハ1が光から遮断された環境のもとで行われる。明るい場所(環境)でウエハを洗浄すると、光作用によりN領域(N型半導体領域200s)からP領域(Pウエルコンタクト領域201w)に電子が流れ、この電子の流れとともに、NH4Fが作用してシリコン基板表面が異常にエッチングされる。すなわち、シリコン面に面荒れが生じる。この面荒れは、特にN領域に観察される。この面荒れによりメタル配線のコンタクト抵抗は増大し、素子特性は低下することになる。このような理由から、蛍光灯の光を通さない遮光(窓)板が設置されたドラフト装置が用いられる。光作用を抑止するためには、ドラフト処理装置内の照度が3.5ルクス以下であることが望ましい。波長が0.35μm〜1.1μmを有した光は避けるべきである。
(19)図25に示すように、コンタクトホールCONT1,2,3を埋め、層間絶縁膜202の表面に延びるメタル配線層M1を形成する。メタル配線層M1は、バリア層としてのチタン・タングステン(TiW)、およびアルミニウム(Al)の積層配線構造からなり、TiWおよびAlはスパッタリングにより形成される。
(20)図26に示すように、層間絶縁膜202上に、例えばプラズマTEOS
(Tetra−ethyl−ortho−silicate)のような層間絶縁膜203を堆積させる。続いて、層間絶縁膜203にドライエッチングによりスルーホールTHを形成する。そして、スルーホールTHを埋め、層間絶縁膜203の表面に延びるメタル配線層M2を形成する。メタル配線層M2は、TiW−Al−TiWの積層配線構造からなる。
【0019】
以上、本実施例によれば、FTO膜形成前の洗浄において、シリコン表面でのピットが発生しない。このため、信頼度の高いフラッシュメモリ搭載の半導体集積回路装置が得られる。
【0020】
本実施の形態は、説明を省略したが、周知のサイドウオールを用いたLDD(Lightly Doped Diffusion)構造のMOS(FET)を含むものである。
また、配線M2からは微細化と高速化対応のために、Cuダマシン配線技術を適用し、3層もしくはそれ以上の多層配線構造にしてもよい。このような微細化と高速化対応の場合、配線M1(コンタクト配線)はアルミニウム(Al)に代えて、TiNのバリア膜を介してタングステン(W)プラグが適用される。
(実施の形態2)
図27は、複数のウエハを一括処理に適したウエットドラフト装置を用いたFG酸化膜のエッチング方法の概略図を示す。
【0021】
倒立された複数のウエハ1(図面では手前のウエハのみ示す)は、界面活性剤が添加されたバッファドHF液槽7Cに浸される。この複数のウエハ1に対し、上下に位置した光源6a,6b、そして側方に光源6c,6d、6eが配置され、倒立しているウエハ中央部にまで光が照射されるようにしてる。したがって、複数のウエハ1全体はその光に曝され、ピットの発生をより一層抑制できる。
(実施の形態3)
図28は、枚葉処理に適したスピン処理装置(スピンエッチャー)を用いたトンネル酸化膜形成前の酸化膜エッチング方法を示す。
まず、スピンエッチャー7Dの構成を説明する。図28において、容器1内にはモータ12により回転駆動されるターンテーブル13がある。このターンテーブル13上にウエハ1がセットされる。そのターンテーブル13上に位置して界面活性剤が添加されたバッファドHF液(以下、この実施の形態3では、単にBHFエッチング液と言う)を噴射させるエッチング液用ノズル17、およびリンス用ノズル18が設けられている。ターンテーブル13周辺にはエッチング液が容器内壁に飛散しないようにカバー部14が設けられている。これらノズル17,18はウエハ1の出し入れの障害にならないよう移動可能になっている。容器10の上部には開閉可能な蓋11が設けられている。そして、蓋11の内壁に光源19が取り付けられている。光源19は蛍光灯(あるいは白熱灯)19a、19bおよびカバー部19cから成る。カバー部19cはエッチング液が直接、蛍光灯19a、19bに被着しないため、そしてウエハ面対し均一光(均一照度)となるように設けられている。カバー部14の底部には廃液口15および排気口16を有する。ターンテーブル13はウエハの搬入、搬出を容易にするために上下動する。
次に、このスピンエッチャー7Dを用いたトンネル酸化膜形成前の酸化膜エッチング方法を説明する。
スピンエッチャー7Dを用いて実施の形態1の工程(10)が行われる。エッチング処理時は、蛍光灯19a、19bが点灯され、ウエハ処理面は適度の照度の雰囲気状態を維持する。飛散したBHFエッチング液は廃液口15を通して回収される。一方、飛散したエッチング液がウエハ裏面への回り込み等を防ぐために、空気の流れが下方に向くように排気口16を通して容器内の空気を排気させている。ウエハ1(ターンテーブル13)をモータ12で回転させた後、ノズル17から界面活性剤入りBHFを噴射させ、酸化膜109(図16参照)をエッチング除去する。BHFエッチング液は滴下であっても良い。ウエハ面全体のエッチングの均一性を図るためには、ウエハ面中央より、ウエハ径の約1/2の範囲以上にBHFエッチング液を噴射させるのが好ましい。噴射によりBHFエッチング液がウエハ面に付着した後、ウエハ1の回転数を噴射前に比べて上げることにより、BHFエッチング液が速やかにウエハ前面にゆきわたるようにする。特に、300mmφウエハ(直径が300mmの円形ウエハであり、12インチ(inch)ウエハとも呼ばれる)またはそれ以上の径を有するウエハを用いたLSI製造プロセスに適用して効果を有する。
噴射とは別な方法として、BHFエッチング液を流す方法がある。「流す」とは、BHFエッチング液がウエハ端部にゆきわたるまで連続的にそのエッチング液をノズル17から出しておくことを言う。図30にBHFエッチング液(界面活性剤添加)を流している状態の概略図を示す。ウエハ1の回転数は、図30に示した状態(エッチング液がウエハ途中までゆきわたった状態)から下げるのが望ましい。ウエハ中央と周辺との均一なエッチングを図る目的である。BHFエッチング液を流す方法は、300mmφ、またはそれ以上の径を有するウエハに適用して有効である。酸化膜109のエッチングが終了した後、ノズル18から純水(リンス液)が流され、ウエハ1の洗浄が行われる。この洗浄時でのウエハ1の回転制御は、上記エッチング時に比べ、特別の工夫は必要とされず一定な回転数のもとで行われる。
このスピンエッチャーは、実施の形態3での工程(18)で説明した遮光状態でエッチングする前洗浄(ウエット処理)にも共用できる。すなわち、この前洗浄の時は、光源19a、19bが消灯(OFF)状態にし、容器内が暗い状態でエッチング(洗浄)処理することができる。エッチング処理前後の蓋11の開閉およびエッチング時のモータ12、エッチング液用ノズル17、リンス用ノズル18および光源19a、19bの制御はコントローラ20によって行われる。エッチング液用ノズル17からは、界面活性剤が添加されていないバッファドHF液が噴射または流れ出る。エッチング時のウエハ回転制御等は、上述の酸化膜109のエッチングと基本的に同じである。したがって、その説明は省略する。
上述のように図28に示したスピンエッチャーは、実施の形態1の工程(10)および工程(18)での共用が可能であり、装置の稼働率を向上できる。しかし、クロスコンタミ(相互汚染)の防止をより求めるならば、同一のスピンエッチャーをそれぞれの工程用として準備し、各工程に対し独立別個に使用するのがよい。
(実施の形態4)
図29は、枚葉処理に適したスピン処理システムを用いたトンネル酸化膜形成前の酸化膜エッチング方法を示す。基本構成は図23に示したスピン処理装置と同じである。したがって、同一符号で示された装置構成の機能については省略する。
本実施の形態4のスピン処理システム7Eは、ローダ・アンローダ、ウエハ搬送ロボットおよびスピンエッチャ本体およびそれらを制御するコントローラとで構成されている。本実施の形態4によれば、スピンエッチャ本体と、上下駆動機構21とウエハ載置アーム22で構成されたウエハ搬送ロボットとの連携が取れやすい構成となっている。すなわち、蓋11は、図29に示したように複数の板が円弧に重なったドーム構造で構成され、アーム22を容器1内に入り易くするため、容器内壁に摺動する。蓋11の開閉動作はコントローラ20によって自動制御される。また、ターンテーブル13は、容器からのウエハのセット、リセットの際に、ターンテーブル13のウエハ載置面が少なくともカバー部の上部に位置するよう、上下動する機能を備えている。その上下動は、油圧方式あるいはスクリュー方式によってターンテーブル13を支持している支持軸を駆動し行われる。支持軸が上下動することにより金属異物の発生が考えられる、このため支持軸には駆動金属異物発生防止の工夫がされる。図示していないが、例えば、ベローズで支持軸は覆われる。このターンテーブル13の上下動はコントローラ20によって、アーム22に連動し動作する。なお、ローダ・アンローダでは、詳細を図示していないが、エッチングされるべきウエハが収納されたウエハカセットがセットされ、またエッチング終了後のウエハが収納されるウエハカセットがセットされる。
【0022】
図29に示したスピン処理システムを用いたエッチングおよび洗浄については、実施の形態3で説明した方法と全く同様に行われる。したがって、本実施の形態4の中での説明は省略する。図29に示したスピンエッチャーは前記実施の形態3と同様に前記工程に対し、共通もしくは独立別個に適用される。また、ウエハ搬送ロボットについては、n倍(n=2、3、4)のスピンエッチャー本体への対応が可能である。
【0023】
以上、本発明者によってなされた発明を発明の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。以下、その具体例を列挙する。
(1)前記実施の形態1では、LOCOS法による絶縁分離領域としたプロセスについて説明したが、浅溝分離(SGI:Shallow Groove Isolation)を採用したLSIプロセスに適用することもできる。
浅溝分離の場合、図9に示したN型分離領域103の形成、および図10に示した各ウエル(104,105,106)の形成に先立って、溝形成および溝内への酸化膜(CVD−SiO2)埋め込みにより絶縁分離領域(SGI)が形成される。SGI形成後、N型分離領域103および各ウエル(104,105,106)が形成され、そして実施の形態1における図14(工程(8))以降の工程順に従う。一般的にSGIの場合、そのSGI主面がウエル主面とほぼ同一レベルである。プロセス仕様によっては、SGI主面がウエル主面よりも相対的に低い(基板裏面側に相対的に近い)場合がある。特許請求の範囲に記載された“前記基板の主面を第1島領域と第2島領域とに分離する一部が前記基板内に埋め込まれた絶縁分離領域”は、SGI主面がウエル主面と同一レベルもしくは低いSGI構造も含むものとして解釈する。低いSGIでも、埋め込まれた絶縁分離領域の存在により、図4に示したように絶縁分離領域の四コーナ部でストレスを受けやすいからである。SGIによる素子分離技術は、0.25μm以降の微細化プロセスで必須技術である。そして、FTO酸化膜の厚さも必然的に薄くなる。このため、薄いFTO酸化膜に対して書き込み、消去時の電界によるストレスの影響も大きい。したがって、FTO酸化膜が形成されるシリコン基板(またはウエル)表面のピット対策は重要な課題である。それゆえ、FTO酸化膜形成前の酸化膜除去では本発明の適用が有効である。
(2)実施の形態1は、DRAM内蔵LSIの製造方法にも適用できる。DRAMにおけるメモリセルは転送用MOSとキャパシタで構成される。一般に、キャパシタはスタックドキャパシタと呼ばれるように基板(ウエル)主面上に積層されている。一方、転送MOSは、NチャネルMOSFETで構成され、N型分離領域(103)で区画された第2島領域(Pウエル領域)105iの主面に形成される。この転送MOSのゲート酸化膜はフラッシュメモリセルのトンネル酸化膜に比べストレスが与えられない。しかし、DRAM内蔵LSIの信頼性向上のためには、転送MOSのゲート絶縁膜形成に先立って、ゲート耐圧劣化の問題となるPウエル領域表面に欠陥(ピット)があってはならない。それゆえ、ゲート絶縁膜形成前の酸化膜(FG酸化膜)除去には本発明の適用が有効である。
【0024】
なお、第1島領域(Pウエル領域)104iおよび第3島領域(Nウエル領域)106iの主面のそれぞれにはゲート絶縁膜を介して周辺MOSゲートが形成される。すなわち、第1島領域(Pウエル領域)104i内にはNチャネルMOSFETが、第3島領域(Nウエル領域)106i内にはPチャネルMOSFETがそれぞれ形成される。これらMOSFETによりDRAMセルの周辺回路、I/O回路、バッファ回路あるいはアドレス回路が構成される。
【0025】
また、転送MOSのゲート絶縁膜は、周辺MOSのゲート絶縁膜に先行して、その周辺MOSのゲート絶縁膜の厚さよりも薄く形成される。
(3)実施の形態1において、図2に示したエッチングドラフト装置1は、工程(18)の前洗浄にも適用可能な装置構成にしてもよい。具体的には透明板窓にブラインドを設ける。あるいは、透明板を液晶板に置き換え、自動制御により作業エリアの光を装置内部に取り込む、もしくは遮断させるようにしてもよい。液晶板は、電圧印加制御により、光を透過あるいは遮断させることが可能である。なお、実施の形態3で述べたように、装置共用はクロスコンタミを誘発しやすい。したがって、クロスコンタミ防止のためにも、工程(10)のFG酸化膜除去と工程(18)の前洗浄は、独立別個のエッチングドラフト装置で行うのがよい。エッチングの自動制御も容易となる。プロセス流れもスムーズであり、工程管理が容易となる。
(4)LSIの製造ラインはクリーン度を上げるために無人化が進んでいる。そのような製造ラインに対応したエッチングドラフト装置は、図2に示したドラフト装置において、その内部に光源が設置される。そのエッチングドラフト装置を用いたエッチングは、通常は作業エリアの蛍光灯6は消灯(off)状態にしておき、装置内部の光源を点灯状態にして行われる。この場合、電力消費の節減に有効である。
(5)上記本発明の実施の形態それぞれにおいて、シリコン基板は、絶縁膜もしくは絶縁基板上に形成されたシリコン膜よりなるSOI(Silicon−on−Insulator)基板を含む。
以上、本発明の実施の形態を述べたが、これらの実施の形態およびその変更例から導き出され、特許請求の範囲に記載していない本発明の特徴事項を以下に列挙する。
1. 以下の工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法;
(1)第1導電型のシリコン基板と、前記基板の主面を第1島領域と第2島領域、第3島領域とに分離する一部が前記基板内に埋め込まれた絶縁分離領域と、前記第1島領域に形成された第1ウエル、前記第2島領域内に形成されたPN接合を構成するウエル区画領域、第2ウエルと、前記第3島領域に形成された第3ウエルと、前記第1ウエルおよび前記第2ウエルは第1導電型を示し、前記第3ウエルは第2導電型を示してなる半導体本体を準備する工程、
(2)前記第1、第2および第3島領域表面に、第1、第2および第3酸化膜をそれぞれ形成する工程、
(3)前記第1、第3酸化膜を覆い、前記第2酸化膜を露出するように、レジストマスクを前記基板の主面上に形成する工程、
(4)3.5ルクスより高い照度を保った雰囲気内において、前記露出した第2酸化膜を界面活性剤が添加されたフッ酸系エッチング液により除去し、前記第2島領域の主面を露出する工程、しかる後、
(5)前記第2島領域の主面にゲート酸化膜を介してDRAMセル用転送MOSゲートを形成する工程。
【0026】
(6)前記第1島領域および前記第3島領域の主面それぞれにゲート酸化膜を介して周辺MOSゲートを形成する工程。
2.前記項1に記載の半導体集積回路装置の製造方法であって、前記工程(4)に先立って、前記レジストマスクが形成されていない前記第2酸化膜を通して、前記第2島領域内に第1導電型を示す不純物をイオン打ち込みにより導入する工程を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
3.前記項1に記載の半導体集積回路装置の製造方法であって、前記DRAMセル用転送MOSのゲート酸化膜の厚さは前記周辺MOSのゲート酸化膜の厚さよりも薄いことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【0027】
【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以下のとおりである。
本発明によれば、シリコン表面のピット発生を防止することができるので、LSIの信頼性および製造歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1であるLSIの製造方法を示す概略説明図である。
【図2】本発明の実施の形態1であるLSIの製造方法に適用されるエッチングドラフト装置の斜視図である。
【図3】本発明者等が問題点を発見するきっかけとなったシリコン基板(ウエハ)の平面図である。
【図4】本発明者等によって発見した問題点を示すウエハ内の要部平面図である。
【図5】MOSのI−V特性を測定するための概略図である。
【図6】本発明者等の実験により得られたI−V波形図およびVgのウエハ面内分布図である。
【図7】本発明の実施の形態1であるLSIの製造方法を示すウエハの要部断面図である。
【図8】本発明の実施の形態1であるLSIの製造方法を示すウエハの要部断面図である。
【図9】本発明の実施の形態1であるLSIの製造方法を示すウエハの要部断面図である。
【図10】本発明の実施の形態1であるLSIの製造方法を示すウエハの要部断面図である。
【図11】本発明の実施の形態1であるLSIの製造方法を示すウエハの要部断面図である。
【図12】本発明の実施の形態1であるLSIの製造方法を示すウエハの要部断面図である。
【図13】本発明の実施の形態1であるLSIの製造方法を示すウエハの要部断面図である。
【図14】本発明の実施の形態1であるLSIの製造方法を示すウエハの要部断面図である。
【図15】本発明の実施の形態1であるLSIの製造方法を示すウエハの要部断面図である。
【図16】本発明の実施の形態1であるLSIの製造方法を示すウエハの要部断面図である。
【図17】本発明の実施の形態1であるLSIの製造方法を示すウエハの要部断面図である。
【図18】本発明の実施の形態1であるLSIの製造方法を示すウエハの要部断面図である。
【図19】本発明の実施の形態1であるLSIの製造方法を示すウエハの要部断面図である。
【図20】本発明の実施の形態1であるLSIの製造方法を示すウエハの要部断面図である。
【図21】本発明の実施の形態1であるLSIの製造方法を示すウエハの要部断面図である。
【図22】本発明の実施の形態1であるLSIの製造方法を示すウエハの要部断面図である。
【図23】本発明の実施の形態1であるLSIの製造方法を示すウエハの要部断面図である。
【図24】本発明の実施の形態1であるLSIの製造方法を示すウエハの要部断面図である。
【図25】本発明の実施の形態1であるLSIの製造方法を示すウエハの要部断面図である。
【図26】本発明の実施の形態1であるLSIの製造方法を示すウエハの要部断面図である。
【図27】本発明の実施の形態2であるLSIの製造方法に適用したウエットエッチング装置の概略図である。
【図28】本発明の実施の形態3であるLSIの製造方法に適用したウエットエッチング装置の概略図である。
【図29】本発明の実施の形態4であるLSIの製造方法に適用したウエットエッチング装置の概略図である。
【図30】図28に示したウエットエッチング装置の要部拡大図である。
【符号の説明】
1,100 シリコン基板(ウエハ)
2,108 フィールド酸化膜(絶縁分離領域)
6 光源(蛍光灯)
7A ウエットエッチング槽
7B エッチングドラフト装置
7C ウエットエッチング槽
7D スピン処理装置(スピンエッチャー)
7E スピン処理システム
8 透明板(窓)
103 N型分離領域
104i 第1島領域(Pウエル)
105i 第2島領域(Pウエル)
106i 第3島領域(Nウエル)
109 FG酸化膜
レジストマスク
トンネル酸化膜(FTO膜)。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for manufacturing a semiconductor integrated circuit device. In particular, the present invention relates to a technique that is effective when applied to wet processing in the process of manufacturing a semiconductor integrated circuit device.
[0002]
[Prior art]
A recent semiconductor integrated circuit device (LSI) is configured by a MOS (FET) having a gate oxide film different depending on a circuit use inside the LSI. For example, a MOS having a relatively thick gate oxide film is used for high breakdown voltage, and a MOS having a relatively thin gate oxide film is used for low breakdown voltage.
[0003]
When a different gate oxide film is formed, an oxide film (SiO 2) is formed using a patterned resist (mask) prior to forming a thin gate oxide film. 2 ) Is wet-etched to expose the Si substrate surface. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-340882 discloses the method. According to the publication, buffered hydrofluoric acid (BHF) is used when wet etching a portion of the oxide film where a resist mask is not formed with a chemical solution. The reason for using BHF is that the resist mask formed on the oxide film is hardly etched. Further, since the etchant does not penetrate into the interface between the resist mask and the oxide film to deteriorate the adhesiveness, peeling of the resist mask does not occur.
[0004]
Note that the above publication does not mention the problem of light action.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
When the oxide film on the surface of the silicon substrate (wafer) on which the PN junction is formed in the etching draft is exposed by the wet etching of the buffered HF liquid, the silicon substrate is exposed to light from the outside (specifically, light from a fluorescent lamp). The surface became rough.
For example, a buffered HF solution (hydrofluoric acid: HF / ammonium fluoride: NH 4 F / Water: H 2 In the wet etching using O), in the pre-M1 wiring cleaning in which the M1 wiring (first layer wiring) and the Si substrate contact are taken, when the Si contact portion is exposed by the etching, the Si substrate portion has two diffusions of P type and N type. When the layers (semiconductor regions) are adjacent or in contact with each other, if the layers are etched in a bright state, the Si surface is etched by light action, causing surface roughness. Due to the surface roughness, large conduction resistance failure occurred. Further, the etching was accelerated, and there was no margin in the process margin, and the surface roughness greatly varied between wafers. As a solution, wet etch drafts have been darkened and etched. That is, a light-shielding plate was attached to the window of the wet-etch draft to prevent external light from entering the etching draft.
[0006]
From the viewpoint of increasing the process margin, in another step of wet-etching the oxide film using a resist mask and exposing the substrate surface, a method was devised to prevent external light from entering the etching draft as described above. However, it has been found by the inventors that the wet etching causes a reduction in the yield of LSIs due to light blocking. The problem will be described below.
[0007]
In a microcomputer equipped with a flash memory, the flash memory characteristics deteriorated, and a lot with a low yield occurred. In the failure mode, the tunnel oxide film for writing and erasing of the flash memory has an abnormal characteristic of being broken at a voltage lower than usual. For this reason, the reliability and the manufacturing yield of the LSI have been reduced.
When the defective portion was confirmed by a cross-sectional TEM (Transmission Electron Microscope), it was found that silicon was locally scraped (pit) on the silicon (Si) substrate under the tunnel oxide film. As shown in FIG. 3, the Si substrate (single crystal substrate) mainly has a plane inclined by about 4 ° in the [010] axis direction from the (100) plane having few crystal defects, that is, a (100) off-angle plane. It consists of a
The pits were more concentrated in the chip area in the center of the wafer than in the chip area in the periphery of the wafer. Then, in each chip area at the center of the wafer where the pits are generated, the pits are generated at the same location as described below.
As shown in FIG. 4, the
As shown in FIG. 4, residual stress exists near the four corners of the
The present inventors have examined whether or not the breakdown voltage of the tunnel oxide film (FTO film) is deteriorated by the influence of light. This will be described with reference to FIGS.
FIG. 5 shows a measurement diagram of the IV characteristics of the tunnel oxide film. The
As shown in FIG. 6, in Experiment 1 (Exp. 1), the oxide film was removed by etching using a buffered HF (hydrofluoric acid) solution to which a surfactant was added in a draft device provided with a light-shielding plate. This is a wafer sample on which a post-tunnel oxide film is formed. Looking at the in-plane distribution of Yg, the thick frame portion in the central portion of the wafer has a lower voltage of Ig = 10 mA than the peripheral portion of the wafer. That is, it shows a portion where the gate breakdown voltage is low.
Next, in Experiment 2 (Exp. 2), as shown in FIG. 2, a wafer sample using a draft device in which the window (8) is formed of a transparent plate was used. When the draft fluorescent device is placed in the ceiling fluorescent lamp OFF (light-shielded state), the gate breakdown voltage is low over almost the entire area of the wafer, as indicated by the thick frame. On the other hand, when the ceiling fluorescent lamp is ON (in a lighting state), a withstand voltage of about 15 V can be ensured over the entire area of the wafer. When the difference between
The present invention has been made based on the above problems and their clarification.
[0008]
An object of the present invention is to provide a technique for improving the reliability of a semiconductor integrated circuit device.
[0009]
Another object of the present invention is to provide a technique for improving the manufacturing yield of a semiconductor integrated circuit device.
[0010]
A more specific object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device equipped with a flash memory with improved reliability.
[0011]
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.
[0013]
The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes the following steps.
(1) a silicon substrate of a first conductivity type; an insulating isolation region partially embedded in the substrate for separating a main surface of the substrate into a first island region and a second island region; First and second semiconductor regions forming a PN junction formed in the region; a first oxide film formed on the main surface of the first island region; and a second oxide film formed on the second island region. Preparing a semiconductor body having a resist mask exposing the second oxide film and covering the first oxide film;
(2) removing the second oxide film with a hydrofluoric acid-based etchant to which a surfactant is added in an atmosphere having an illuminance of 3.5 lux or more to expose a main surface of the second island region ,
(3) forming an insulating film on the exposed surface of the second island region;
(Embodiment 1)
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing wet etching of an oxide film (hereinafter, referred to as an FG oxide film) performed before forming a tunnel oxide film (FTO film) in a method of manufacturing an LSI with a built-in flash memory described later. It is.
The silicon substrate 1 (100) immersed in the
The advantages of the buffered HF containing surfactant in the etching process are as follows. In particular, the use of buffered HF containing a surfactant is inevitable for selective etching of an oxide film using a resist mask.
(A) The contact angle with silicon is small. The contact angle indicates a measure of wettability, and means that the smaller the contact angle, the easier the wettability. Further, the wet state of the resist (mask) is good.
(B) Fewer particles. Low foam.
(C) There is little foreign matter adhering to the wafer (silicon substrate) surface.
(D) Prevent silicon surface roughness.
(E) In-plane non-uniformity of oxide film etching is prevented.
(F) The etching rate ratio of the oxide film to silicon is large. (Improve selectivity)
At the time of etching, the surface to be etched (FG oxide film) in the etching solution receives light emitted from the light source (fluorescent lamp) 6 indirectly via the etching solution. For example, the etched surface receives light having an illuminance of 3.5 lux or more. In the
FIG. 2 is a perspective view of a more specific etching draft apparatus for processing a lot unit (25 wafers) used in the first embodiment. A transparent plate (made of vinyl chloride resin) 8 is attached to the
Under such an atmosphere, the FG oxide film is removed to expose the surface of the island region (P-WELL) (105i). Subsequently, an FTO film is formed on the exposed surface of the
According to the present embodiment, as shown in FIG. 6 (Exp. 2 Fluorescent lamp ON state), the in-plane distribution of Vg and the IV waveform were obtained. That is, the gate withstand voltage defect is eliminated.
Here, the pit eliminating mechanism will be described.
First, based on the following verification facts, it is considered that pit elimination is caused by a surfactant and light action.
In the M1 pre-wiring cleaning (BHF), when exposed to a relatively bright atmosphere, the Si surface becomes rough. Exposure to a relatively dark atmosphere does not cause surface roughness.
(B) In the removal of the FG oxide film (BHF with a surfactant added) from the FTO film forming portion, pits are generated on the Si surface when exposed to a relatively dark atmosphere. No pits occur when exposed to a relatively bright atmosphere.
(C) When the buffered HF solution to which the surfactant is added is used for removing the FG oxide film on the surface of the island region (P-WELL) formed on the P-type substrate without the N-type separation region, There was no problem even when exposed to the relatively dark atmosphere in which pits were generated in b). That is, no pits were generated when etching was performed in either a bright atmosphere or a dark atmosphere. The following can be said from this verification fact.
When having a PN junction, etching using BHF (without adding a surfactant) has an effect under a bright atmosphere.
(2) In the case of having a PN junction, etching using a surfactant-added BHF has an effect in a dark atmosphere.
(3) When there is no PN junction, even if the surfactant-added BHF is used, it is irrelevant to the bright and dark atmosphere.
[0014]
From this, it cannot be concluded, but it is considered that pits are resolved as follows.
Generally, SiO 2 For the film etching, an HF-based etchant is used. SiO 2 The membrane is dissolved by the reducing action of HF. This reaction is as shown in
SiO 2 + 6HF → H 2 + SiF 6 + 2H 2 O ...
Therefore, the Si (well) surface not bonded to oxygen is not etched.
However, the generation of pits during the etching of the FG oxide film is considered to be due to the fact that SiO was formed on the Si surface and inside by the oxidizing action, which was reduced by HF, and local Si etching occurred. That is, it is considered that the SiO (Si) is formed by bonding oxygen (O) to a defect of Si caused by a strain or the like generated on the surface of the substrate (Si) by some factor.
According to the present embodiment, the PN junction formed by the N-
Next, a method of manufacturing an LSI with built-in flash memory according to an embodiment of the present invention will be described in the order of steps with reference to FIGS.
(1) As shown in FIG. 7, a semiconductor substrate (P-SUB) 100 (hereinafter, referred to as a Si substrate or a Si wafer) made of a single crystal of p-type silicon (Si) is prepared, and the main surface of the Si substrate is oxidized. A
[0015]
(2) As shown in FIG. 8, heat treatment (annealing) for elongation diffusion is performed in an oxidizing atmosphere. As a result, an N-
[0016]
(3) As shown in FIG. 9, the oxide film (101, 101a) on the entire surface of the Si substrate is removed by the HF solution.
(4) As shown in FIG. 10, after an oxide film 101b is formed on the surface of the
(5) As shown in FIG. 11, an insulating
(6) As shown in FIG. 12, the exposed oxide film 101b is removed by etching only with hydrofluoric acid, and thereafter, a hydrogen peroxide solution (H 2 O 2 ), Ammonia (NH 4 OH) and water (H 2 The surface of the substrate (well) is exposed by washing with a mixed solution of O). This etching and cleaning is performed in an etching draft having a transparent window through which light can be introduced. Then, although not shown, a relatively thin oxide film is formed on the exposed substrate surface by thermal oxidation, and an impurity for preventing a parasitic channel is introduced by ion implantation through the thin oxide film.
(7) Using the insulating film (silicon nitride film) 107 as a mask, a field oxide film (LOCOS film) as an element isolation region is selectively formed by thermal oxidation. As shown in FIG. 13, a first island region (P-well) 104i, a second island region (P-well) 105i, and a third island region (N-well) 106i are obtained by the
[0017]
(8) As shown in FIG. 14, the
[0018]
(9) As shown in FIG. 15, a resist
(10) As shown in FIG. 16, the FG oxide film (109) is removed by wet etching using the resist
(12) As shown in FIG. 18, a first
(13) As shown in FIG. 19, the
(14) As shown in FIG. 20, the
(16) As shown in FIG. 22, a resist
(17) Subsequently, as shown in FIG. 23, impurity ions for forming a source / drain, for example, As ions are implanted into the first island region (P well) 104i to form an N-
(18) As shown in FIG. 24, after depositing an
As the MOS element is reduced in size, the contact area must necessarily be reduced. For this reason, it is difficult to secure an area for forming a contact hole separately from the well contact and the source contact. For this reason, the contact hole CONT1 is formed so as to expose the PN junction, thereby reducing the contact area. In the common contact hole CONT1, the well and the source are connected. This common contact hole area does not require the total area of the independently provided contact holes. Even when considering the size of one contact hole area or the allowance to ensure that the metal wiring is in contact with the PN junction, about 1.5 times the area of one contact hole is sufficient.
After forming the contact holes, the resist mask (not shown) is removed. Then, pre-cleaning (wet processing) of the silicon substrate (wafer) is performed to remove foreign matter. At this time, the resist mask has already been removed, and buffered HF (HF / NH 4 F / H 2 0) is used.
This cleaning is performed in an environment in which the
(19) As shown in FIG. 25, a metal wiring layer M1 extending to the surface of the
(20) As shown in FIG. 26, for example, plasma TEOS
An interlayer insulating
[0019]
As described above, according to the present embodiment, no pits are generated on the silicon surface during cleaning before forming the FTO film. Therefore, a highly reliable semiconductor integrated circuit device equipped with a flash memory can be obtained.
[0020]
Although the description of this embodiment is omitted, a MOS (FET) having an LDD (Lightly Doped Diffusion) structure using a well-known sidewall is included.
Further, from the wiring M2, a Cu damascene wiring technology may be applied for a miniaturization and a high-speed response, and a multilayer wiring structure of three or more layers may be employed. In the case of such miniaturization and high-speed operation, a tungsten (W) plug is applied to the wiring M1 (contact wiring) via a TiN barrier film instead of aluminum (Al).
(Embodiment 2)
FIG. 27 is a schematic view of an FG oxide film etching method using a wet draft device suitable for batch processing of a plurality of wafers.
[0021]
A plurality of inverted wafers 1 (only the front wafer is shown in the drawing) are immersed in a buffered HF liquid tank 7C to which a surfactant is added. Light sources 6a and 6b positioned vertically and
(Embodiment 3)
FIG. 28 shows an oxide film etching method before forming a tunnel oxide film using a spin processing apparatus (spin etcher) suitable for single wafer processing.
First, the configuration of the spin etcher 7D will be described. In FIG. 28, a
Next, an oxide film etching method using the spin etcher 7D before forming a tunnel oxide film will be described.
The step (10) of the first embodiment is performed using the spin etcher 7D. During the etching process, the fluorescent lamps 19a and 19b are turned on, and the wafer processing surface maintains an appropriate illuminance atmosphere. The scattered BHF etching liquid is collected through the
As a method other than the injection, there is a method of flowing a BHF etching solution. “Flow” means that the BHF etchant is continuously discharged from the
This spin etcher can also be used for the pre-cleaning (wet process) for etching in the light-shielded state described in the step (18) in the third embodiment. That is, during the pre-cleaning, the light sources 19a and 19b are turned off (OFF), and the etching (cleaning) process can be performed in a dark state in the container. The
As described above, the spin etcher shown in FIG. 28 can be shared in the steps (10) and (18) of the first embodiment, and can improve the operation rate of the apparatus. However, if the prevention of cross contamination (mutual contamination) is more demanded, it is better to prepare the same spin etcher for each step and use it independently for each step.
(Embodiment 4)
FIG. 29 shows an oxide film etching method before forming a tunnel oxide film using a spin processing system suitable for single wafer processing. The basic configuration is the same as that of the spin processing device shown in FIG. Therefore, the function of the device configuration indicated by the same reference numeral is omitted.
The
[0022]
The etching and cleaning using the spin processing system shown in FIG. 29 are performed in exactly the same manner as the method described in the third embodiment. Therefore, the description in the fourth embodiment will be omitted. The spin etcher shown in FIG. 29 is commonly or independently applied to the above steps similarly to the third embodiment. Further, the wafer transfer robot can handle n times (n = 2, 3, 4) spin etcher bodies.
[0023]
As described above, the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment of the invention. However, the invention is not limited to the embodiment, and can be variously modified without departing from the gist of the invention. Needless to say, there is. Hereinafter, specific examples will be listed.
(1) In the first embodiment, the process in which the insulating isolation region is formed by the LOCOS method has been described. However, the present invention can also be applied to an LSI process employing shallow groove isolation (SGI).
In the case of shallow trench isolation, prior to the formation of the N-
(2)
[0024]
A peripheral MOS gate is formed on each of the main surfaces of the first island region (P-well region) 104i and the third island region (N-well region) 106i via a gate insulating film. That is, an N-channel MOSFET is formed in the first island region (P-well region) 104i, and a P-channel MOSFET is formed in the third island region (N-well region) 106i. These MOSFETs constitute a peripheral circuit of the DRAM cell, an I / O circuit, a buffer circuit or an address circuit.
[0025]
The gate insulating film of the transfer MOS is formed to be thinner than the gate insulating film of the peripheral MOS prior to the gate insulating film of the peripheral MOS.
(3) In the first embodiment, the
(4) The production line of LSIs is becoming unmanned in order to increase the cleanliness. An etching draft device corresponding to such a production line is a draft device shown in FIG. 2, in which a light source is installed. Etching using the etching draft device is usually performed with the
(5) In each of the above embodiments of the present invention, the silicon substrate includes an SOI (Silicon-on-Insulator) substrate made of an insulating film or a silicon film formed on the insulating substrate.
While the embodiments of the present invention have been described above, the features of the present invention, which are derived from the embodiments and their modifications and are not described in the claims, are listed below.
1. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
(1) a silicon substrate of a first conductivity type, and an insulating isolation region partially embedded in the substrate for separating a main surface of the substrate into a first island region, a second island region, and a third island region. A first well formed in the first island region, a well partition region forming a PN junction formed in the second island region, a second well, and a third well formed in the third island region Preparing a semiconductor body having the first well and the second well exhibiting a first conductivity type, and the third well exhibiting a second conductivity type;
(2) forming first, second and third oxide films on the surfaces of the first, second and third island regions, respectively;
(3) forming a resist mask on the main surface of the substrate so as to cover the first and third oxide films and expose the second oxide film;
(4) The exposed second oxide film is removed by a hydrofluoric acid-based etchant to which a surfactant has been added in an atmosphere maintaining an illuminance higher than 3.5 lux, and the main surface of the second island region is removed. Exposure process, after that,
(5) A step of forming a transfer MOS gate for a DRAM cell on the main surface of the second island region via a gate oxide film.
[0026]
(6) forming a peripheral MOS gate on each of the main surfaces of the first island region and the third island region via a gate oxide film;
2. 2. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the
3. 2. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to
[0027]
【The invention's effect】
The effects obtained by typical aspects of the invention disclosed in the present application will be briefly described as follows.
According to the present invention, the occurrence of pits on the silicon surface can be prevented, so that the reliability and manufacturing yield of LSI can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing an LSI manufacturing method according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of an etching draft device applied to the LSI manufacturing method according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a plan view of a silicon substrate (wafer) from which the present inventors have discovered a problem.
FIG. 4 is a plan view of a main part in a wafer showing a problem discovered by the present inventors.
FIG. 5 is a schematic diagram for measuring an IV characteristic of a MOS.
FIG. 6 is an IV waveform diagram and a distribution diagram of Vg in a wafer surface obtained by experiments by the present inventors.
FIG. 7 is an essential part cross sectional view of the wafer for illustrating the method for manufacturing an LSI according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 8 is a fragmentary cross-sectional view of the wafer for illustrating the method for manufacturing an LSI according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 9 is a fragmentary cross-sectional view of the wafer for illustrating the method for manufacturing an LSI according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 10 is a fragmentary cross-sectional view of the wafer for illustrating the method for manufacturing an LSI according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 11 is a fragmentary cross-sectional view of the wafer for illustrating the method for manufacturing an LSI according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 12 is a fragmentary cross-sectional view of the wafer for illustrating the method for manufacturing an LSI according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 13 is a fragmentary cross-sectional view of the wafer for illustrating the method for manufacturing an LSI according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 14 is a fragmentary cross-sectional view of the wafer for illustrating the method for manufacturing an LSI according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 15 is a fragmentary cross-sectional view of the wafer for illustrating the method for manufacturing an LSI according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 16 is a fragmentary cross-sectional view of the wafer for illustrating the method for manufacturing an LSI according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 17 is a fragmentary cross-sectional view of the wafer for illustrating the method for manufacturing an LSI according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 18 is a fragmentary cross-sectional view of the wafer for illustrating the method for manufacturing an LSI according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 19 is a fragmentary cross-sectional view of the wafer for illustrating the method for manufacturing an LSI according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 20 is a fragmentary cross-sectional view of the wafer for illustrating the method for manufacturing an LSI according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 21 is a fragmentary cross-sectional view of the wafer for illustrating the method for manufacturing an LSI according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 22 is an essential part cross sectional view of the wafer for illustrating the method for manufacturing an LSI according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 23 is a fragmentary cross-sectional view of the wafer for illustrating the method for manufacturing an LSI according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 24 is a fragmentary cross-sectional view of the wafer for illustrating the method for manufacturing an LSI according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 25 is a fragmentary cross-sectional view of the wafer for illustrating the method for manufacturing an LSI according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 26 is a fragmentary cross-sectional view of the wafer for illustrating the method for manufacturing the LSI according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 27 is a schematic diagram of a wet etching apparatus applied to an LSI manufacturing method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 28 is a schematic diagram of a wet etching apparatus applied to an LSI manufacturing method according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 29 is a schematic diagram of a wet etching apparatus applied to an LSI manufacturing method according to a fourth embodiment of the present invention.
30 is an enlarged view of a main part of the wet etching apparatus shown in FIG. 28.
[Explanation of symbols]
1,100 Silicon substrate (wafer)
2,108 field oxide film (insulation isolation region)
6. Light source (fluorescent lamp)
7A wet etching tank
7B etching draft device
7C wet etching tank
7D spin processing device (spin etcher)
7E spin processing system
8 Transparent board (window)
103 N-type isolation region
104i First island area (P well)
105i Second island area (P well)
106i Third island area (N well)
109 FG oxide film
Resist mask
Tunnel oxide film (FTO film).
Claims (30)
(1)第1導電型のシリコン基板と、前記基板の主面を第1島領域と第2島領域とに分離する一部が前記基板内に埋め込まれた絶縁分離領域と、前記第2島領域内に形成されたPN接合を構成する第1、第2半導体領域と、前記第1島領域主面に形成された第1酸化膜および前記第2島領域に形成された第2酸化膜と、前記第2酸化膜を露出し、前記第1酸化膜を覆うレジストマスクとを有する半導体本体を準備する工程、
(2)3.5ルクス以上の照度を有する雰囲気内において、前記第2酸化膜を界面活性剤が添加されたフッ酸系エッチング液により除去し、前記第2島領域の主面を露出する工程、
(3)前記露出した第2島領域表面に絶縁膜を形成する工程。A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising the following steps:
(1) a silicon substrate of a first conductivity type; an insulating isolation region partially embedded in the substrate for separating a main surface of the substrate into a first island region and a second island region; First and second semiconductor regions forming a PN junction formed in the region; a first oxide film formed on the main surface of the first island region; and a second oxide film formed on the second island region. Preparing a semiconductor body having a resist mask exposing the second oxide film and covering the first oxide film;
(2) removing the second oxide film with a hydrofluoric acid-based etchant to which a surfactant is added in an atmosphere having an illuminance of 3.5 lux or more to expose a main surface of the second island region ,
(3) forming an insulating film on the exposed surface of the second island region;
前記工程(3)の後、前記第1酸化膜の主面に第1ゲート電極を形成し、前記第3酸化膜の主面に第2ゲート電極を形成することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1,
After the step (3), a first gate electrode is formed on a main surface of the first oxide film, and a second gate electrode is formed on a main surface of the third oxide film. Manufacturing method.
(2)前記第2酸化膜に波長が0.35μm〜1.1μmの光を照射しながら、前記第2酸化膜を界面活性剤が添加されたフッ酸系エッチング液により除去し、前記第2島領域の主面を露出する工程、(1) a P-type silicon substrate; an insulating isolation region in which a main surface of the substrate is separated into a first island region and a second island region; An N-type semiconductor region and an N-type semiconductor region forming the formed PN junction, a first oxide film formed on the main surface of the first island region, and a second oxide film formed on the second island region; Providing a semiconductor body having a resist mask that exposes the second oxide film and covers the first oxide film;
(2) While irradiating the second oxide film with light having a wavelength of 0.35 μm to 1.1 μm, the second oxide film is removed by a hydrofluoric acid-based etchant to which a surfactant is added, and the second oxide film is removed. Exposing the main surface of the island region,
(1)主面を有する第1導電型シリコン基板に、前記基板の主面を第1島領域と第2島領域とに分離する絶縁分離領域を形成する工程、
(2)前記第2島領域内にPN接合を構成する第1、第2半導体領域を形成する工程、
(3)前記第1島領域主面に第1酸化膜、および前記第2島領域に第2酸化膜をそれぞれ形成する工程、
(4)前記基板の主面に前記第2酸化膜を露出し、前記第1酸化膜を覆うマスクを形成する工程、
(5)前記工程(4)の後、3.5ルクスより高い照度の雰囲気内で、前記基板を界面活性剤が添加されたフッ酸系エッチング液に浸し、前記第2酸化膜を除去し、前記第2島領域の主面を露出する工程、
(6)前記露出した第2島領域表面にトンネル酸化膜を形成する工程、
(7)前記トンネル酸化膜上に電荷蓄積用ゲート電極を形成する工程。A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
(1) forming, on a first conductivity type silicon substrate having a main surface, an insulating isolation region for separating the main surface of the substrate into a first island region and a second island region;
(2) forming first and second semiconductor regions constituting a PN junction in the second island region;
(3) forming a first oxide film on the main surface of the first island region and forming a second oxide film on the second island region,
(4) forming a mask that exposes the second oxide film on the main surface of the substrate and covers the first oxide film;
(5) After the step (4), the substrate is immersed in a hydrofluoric acid-based etchant to which a surfactant is added in an atmosphere having an illuminance higher than 3.5 lux to remove the second oxide film; Exposing a main surface of the second island region;
(6) forming a tunnel oxide film on the surface of the exposed second island region;
(7) forming a charge storage gate electrode on the tunnel oxide film;
(1)主面を有する第1導電型シリコン基板に、前記基板の主面を第1島領域と第2島領域とに分離する埋込み絶縁分離領域を形成する工程、
(2)前記第2島領域内にPN接合を構成する第1、第2半導体領域を形成する工程、
(3)前記第1島領域主面に第1酸化膜、および前記第2島領域に第2酸化膜をそれぞれ形成する工程、
(4)記基板の主面に記第2酸化膜を露出し、前記第1酸化膜を覆うマスクを形成する工程、
(5)前記第2酸化膜を通して前記第2島領域内に第1導電型を示す不純物をイオン打ち込みにより導入する工程、
(6)前記第2酸化膜に3.5ルクスより高い照度の光を照射しながら、前記露出した第2酸化膜を界面活性剤が添加されたフッ酸系エッチング液により除去し、前記第2島領域の主面を露出する工程、
(7)前記露出した第2島領域表面にトンネル酸化膜を形成する工程、
(8)前記トンネル酸化膜上に電荷蓄積用ゲート電極を形成する工程。A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
(1) forming, on a first conductivity type silicon substrate having a main surface, a buried insulating separation region for separating the main surface of the substrate into a first island region and a second island region;
(2) forming first and second semiconductor regions constituting a PN junction in the second island region;
(3) forming a first oxide film on the main surface of the first island region and forming a second oxide film on the second island region,
(4) forming a mask that exposes the second oxide film on the main surface of the substrate and covers the first oxide film;
(5) introducing an impurity having a first conductivity type into the second island region through the second oxide film by ion implantation;
(6) While irradiating the second oxide film with light having an illuminance higher than 3.5 lux, the exposed second oxide film is removed by a hydrofluoric acid-based etchant to which a surfactant is added, and the second oxide film is removed. Exposing the main surface of the island region,
(7) forming a tunnel oxide film on the surface of the exposed second island region;
(8) forming a charge storage gate electrode on the tunnel oxide film;
(1)第1導電型のシリコン基板と、前記基板の主面を第1島領域と第2島領域とに分離する一部が前記基板内に埋め込まれた絶縁分離領域と、前記第2島領域内に形成されたPN接合を構成する第1、第2半導体領域と、前記第1島領域主面に形成された第1酸化膜および前記第2島領域に形成された第2酸化膜と、前記第2酸化膜を露出し、前記第1酸化膜を覆うレジストマスクとを有する半導体本体を準備する工程、
(2)相対的に高い照度の雰囲気下で、前記露出した第2酸化膜を界面活性剤が添加されたフッ酸系エッチング液により除去し、前記第2島領域の主面を露出する工程、
(3)前記マスクを除去した後、前記露出した第2島領域表面に第3酸化膜を形成する工程、
(4)前記第3酸化膜上に第1ゲート電極を形成し、前記第2酸化膜上に第2ゲート電極をそれぞれ形成する工程、
(5)前記第2半導体領域内に第2導電型の第1活性領域を選択的に形成し、前記第1島領域内に、第2導電型の第2活性領域および前記第2活性領域とで他のPN接合を構成する第1導電型のコンタクト領域を形成する工程、
(6)前記第2活性領域および前記コンタクト領域が形成された前記第1島領域上に層間絶縁膜を形成する工程、
(7)前記他のPN接合における終端部が露出するように、前記層間絶縁膜および前記第2酸化膜の一部にコンタクト孔を選択的に形成する工程、
(8)前記工程(7)に続き、前記界面活性剤が添加されないフッ酸系のエッチング液を用い、前記コンタクト孔内を前記照度よりも相対的に低い照度の雰囲気下において、ウエット洗浄する工程、
(9)前記コンタクト孔内に、前記他のPN接合終端に接する金属層を形成する工程。A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
(1) a silicon substrate of a first conductivity type; an insulating isolation region partially embedded in the substrate for separating a main surface of the substrate into a first island region and a second island region; First and second semiconductor regions forming a PN junction formed in the region; a first oxide film formed on the main surface of the first island region; and a second oxide film formed on the second island region. Preparing a semiconductor body having a resist mask exposing the second oxide film and covering the first oxide film;
(2) removing the exposed second oxide film with a hydrofluoric acid-based etchant to which a surfactant has been added under an atmosphere of relatively high illuminance to expose a main surface of the second island region;
(3) forming a third oxide film on the exposed surface of the second island region after removing the mask;
(4) forming a first gate electrode on the third oxide film and forming a second gate electrode on the second oxide film,
(5) A first active region of a second conductivity type is selectively formed in the second semiconductor region, and a second active region of the second conductivity type and the second active region are formed in the first island region. Forming a first conductivity type contact region forming another PN junction in
(6) forming an interlayer insulating film on the first island region where the second active region and the contact region are formed;
(7) a step of selectively forming a contact hole in a part of the interlayer insulating film and the second oxide film so that a terminal portion in the another PN junction is exposed;
(8) Subsequent to the step (7), a step of wet-cleaning the inside of the contact hole under an atmosphere having an illuminance relatively lower than the illuminance using a hydrofluoric acid-based etchant to which the surfactant is not added. ,
(9) forming a metal layer in contact with the other PN junction termination in the contact hole;
(1)それぞれが、第1導電型のシリコン基板と、前記基板の主面を第1島領域と第2島領域とに分離する一部が前記基板内に埋め込まれた絶縁分離領域と、前記第2島領域内に形成されたPN接合を構成する第1、第2半導体領域と、前記第1島領域主面に形成された第1酸化膜および前記第2島領域に形成された第2酸化膜と、前記第2酸化膜を露出し、前記第1酸化膜を覆うレジストマスクとから成る、複数の半導体ウエハを準備する工程、
(2)作業照明が備わった作業エリア内に配置された、窓を有するドラフト装置内へ、前記複数の半導体ウエハを搬送させる工程、
(3)前記複数の半導体ウエハを、前記ドラフト装置内に設置された界面活性剤が添加されたフッ酸系エッチング液の槽内に浸し、前記ドラフト装置内における照度が前記作業エリアにおける照度よりも一桁低くならない雰囲気に保ちながら、前記第2酸化膜を除去する工程。A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
(1) a silicon substrate of a first conductivity type, an insulating isolation region partially embedded in the substrate for separating a main surface of the substrate into a first island region and a second island region, First and second semiconductor regions forming a PN junction formed in the second island region; a first oxide film formed on the main surface of the first island region; and a second oxide film formed on the second island region. Preparing a plurality of semiconductor wafers, comprising: an oxide film; and a resist mask exposing the second oxide film and covering the first oxide film.
(2) transporting the plurality of semiconductor wafers into a draft device having a window, which is arranged in a work area provided with work illumination;
(3) The plurality of semiconductor wafers are immersed in a tank of a hydrofluoric acid-based etching solution to which a surfactant is added, which is provided in the draft device, and the illuminance in the draft device is higher than the illuminance in the work area. Removing the second oxide film while maintaining an atmosphere that does not lower by one order of magnitude.
(4)前記第2酸化膜が除去された前記第2島領域主面にトンネル酸化膜を形成する工程、
(5)前記トンネル酸化膜上に電荷蓄積用ゲート電極を形成する工程、
と含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 15, wherein after the step (3),
(4) forming a tunnel oxide film on the main surface of the second island region from which the second oxide film has been removed;
(5) forming a charge storage gate electrode on the tunnel oxide film;
And a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device.
(1)それぞれが、第1導電型のシリコン基板と、前記基板の主面を第1島領域と第2島領域とに分離する一部が前記基板内に埋め込まれた絶縁分離領域と、前記第2島領域内に形成されたPN接合を構成する第1、第2半導体領域と、前記第1島領域主面に形成された第1酸化膜および前記第2島領域に形成された第2酸化膜と、前記第2酸化膜を露出し、前記第1酸化膜を覆うレジストマスクとから成る、複数の半導体ウエハを準備する工程、
(2)界面活性剤が添加されたフッ酸系エッチング液の槽、前記槽の上下部および側部に光源がそれぞれ配置されたドラフト装置内であって、前記複数の半導体ウエハを倒立させた状態で前記槽に浸し、前記光源より前記複数の半導体ウエハに光をあて、前記第2酸化膜を除去する工程。A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
(1) a silicon substrate of a first conductivity type, an insulating isolation region partially embedded in the substrate for separating a main surface of the substrate into a first island region and a second island region, First and second semiconductor regions forming a PN junction formed in the second island region; a first oxide film formed on the main surface of the first island region; and a second oxide film formed on the second island region. Preparing a plurality of semiconductor wafers, comprising: an oxide film; and a resist mask exposing the second oxide film and covering the first oxide film.
(2) A tank of a hydrofluoric acid-based etching solution to which a surfactant has been added, and a draft device in which light sources are respectively arranged at upper and lower portions and side portions of the tank, wherein the plurality of semiconductor wafers are inverted. A step of immersing in the bath and irradiating the plurality of semiconductor wafers with light from the light source to remove the second oxide film.
(1)第1導電型のシリコン基板と、前記基板の主面を第1島領域と第2島領域とに分離する一部が前記基板内に埋め込まれた絶縁分離領域と、前記第2島領域内に形成されたPN接合を構成する第1、第2半導体領域と、前記第1島領域主面に形成された第1酸化膜および前記第2島領域に形成された第2酸化膜と、前記第2酸化膜を露出し、前記第1酸化膜を覆うレジストマスクとから成る半導体ウエハを準備する工程、
(2)前記半導体ウエハを、ターンテーブル、前記ターンテーブルを駆動するモータ、エッチング液を噴射するノズル、光源を備えたウエット処理装置内に移送し、前記ターンテーブル上に設置する工程、
(3)前記ターンテーブル上に設置された前記半導体ウエハ主面に、前記ノズルより界面活性剤が添加されたフッ酸系エッチング液を噴射させ、前記光源を点灯させた状態で、前記半導体ウエハを回転させながら前記第2酸化膜を除去する工程。A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
(1) a silicon substrate of a first conductivity type; an insulating isolation region partially embedded in the substrate for separating a main surface of the substrate into a first island region and a second island region; First and second semiconductor regions forming a PN junction formed in the region; a first oxide film formed on the main surface of the first island region; and a second oxide film formed on the second island region. Preparing a semiconductor wafer comprising: a resist mask that exposes the second oxide film and covers the first oxide film;
(2) transferring the semiconductor wafer into a wet processing apparatus provided with a turntable, a motor for driving the turntable, a nozzle for injecting an etchant, and a light source, and setting the semiconductor wafer on the turntable;
(3) A hydrofluoric acid-based etchant to which a surfactant is added is jetted from the nozzle onto the main surface of the semiconductor wafer placed on the turntable, and the semiconductor wafer is turned on with the light source turned on. Removing the second oxide film while rotating.
(4)前記半導体ウエハに形成された第1島領域に、該第1島領域主面に終端する他のPN接合を構成する活性領域およびコンタクト領域を形成する工程、
(5)前記活性領域およびコンタクト領域が形成された前記島領域上に層間酸化膜を形成する工程、
(6)前記層間酸化膜に前記他のPN接合の終端が露出するようにコンタクト孔を形成する工程、
(7)前記コンタクト孔が形成された半導体ウエハを、前記ウエット処理装置内の前記ターンテーブル上に設置する工程、続いて、
(8)前記ターンテーブル上に設置された前記半導体ウエハ主面に、前記ノズルより界面活性剤が添加されないフッ酸系エッチング液を噴射させ、前記光源をオフの状態で、前記半導体ウエハを回転させながら洗浄する工程、
を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。19. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 18, wherein
(4) forming, in the first island region formed on the semiconductor wafer, an active region and a contact region that constitute another PN junction that terminates on the first island region main surface;
(5) forming an interlayer oxide film on the island region where the active region and the contact region are formed;
(6) a step of forming a contact hole in the interlayer oxide film such that the other end of the PN junction is exposed;
(7) installing the semiconductor wafer having the contact holes formed thereon on the turntable in the wet processing apparatus;
(8) A hydrofluoric acid-based etchant to which a surfactant is not added is jetted from the nozzle onto the main surface of the semiconductor wafer placed on the turntable, and the semiconductor wafer is rotated with the light source turned off. Washing process while
A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising:
(1)第1導電型のシリコン基板と、前記基板の主面を第1島領域と第2島領域、第3島領域とに分離する一部が前記基板内に埋め込まれた絶縁分離領域と、前記第1島領域に形成された第1ウエル、前記第2島領域内に形成されたPN接合を構成するウエル区画領域、第2ウエルと、前記第3島領域に形成された第3ウエルと、前記第1ウエルおよび前記第2ウエルは第1導電型を示し、前記第3ウエルは第2導電型を示してなる半導体本体を準備する工程、
(2)前記第1、第2および第3島領域表面に、第1、第2および第3酸化膜をそれぞれ形成する工程、
(3)前記第1、第3酸化膜を覆い、前記第2酸化膜を露出するように、レジストマスクを前記基板の主面上に形成する工程、
(4)前記露出した第2酸化膜に第2酸化膜に3.5ルクスより高い照度の光を照射しながら、前記露出した第2酸化膜を界面活性剤が添加されたフッ酸系エッチング液により除去し、前記第2島領域の主面を露出する工程、
(5)前記露出した第2島領域表面に前記第1酸化膜の膜厚さに対し異なる膜厚を有した第4酸化膜を形成する工程、
(4)3.5ルクスより高い照度を保った雰囲気内において、前記露出した第2酸化膜を界面活性剤が添加されたフッ酸系エッチング液により除去し、前記第2島領域の主面を露出する工程、しかる後、
(5)前記露出した第2島領域の主面にゲート絶縁膜を形成する工程。A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
(1) a silicon substrate of a first conductivity type, and an insulating isolation region partially embedded in the substrate for separating a main surface of the substrate into a first island region, a second island region, and a third island region. A first well formed in the first island region, a well partition region forming a PN junction formed in the second island region, a second well, and a third well formed in the third island region Preparing a semiconductor body having the first well and the second well exhibiting a first conductivity type, and the third well exhibiting a second conductivity type;
(2) forming first, second and third oxide films on the surfaces of the first, second and third island regions, respectively;
(3) forming a resist mask on the main surface of the substrate so as to cover the first and third oxide films and expose the second oxide film;
(4) A hydrofluoric acid-based etchant containing a surfactant added to the exposed second oxide film while irradiating the exposed second oxide film with light having an illuminance higher than 3.5 lux. Removing the main surface of the second island region by removing
(5) forming a fourth oxide film having a thickness different from the thickness of the first oxide film on the surface of the exposed second island region;
(4) The exposed second oxide film is removed by a hydrofluoric acid-based etchant to which a surfactant has been added in an atmosphere maintaining an illuminance higher than 3.5 lux, and the main surface of the second island region is removed. Exposure process, after that,
(5) forming a gate insulating film on the main surface of the exposed second island region;
(3)前記露出した第2島領域表面に第3酸化膜を形成する工程。22. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 21, wherein prior to the step (4), the first island is formed in the second island region through the second oxide film on which the resist mask is not formed. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising a step of introducing an impurity having a conductivity type by ion implantation.
(3) forming a third oxide film on the exposed surface of the second island region;
第1導電型のシリコン基板と、前記基板の主面を第1島領域と第2島領域とに
分離する一部が前記基板内に埋め込まれた絶縁分離領域と、前記第2島領域内に形成されたPN接合を構成する第1、第2半導体領域と、前記第1島領域主面に形成された第1酸化膜および前記第2島領域に形成された第2酸化膜と、前記第2酸化膜を露出し、前記第1酸化膜を覆うマスクとを有する半導体本体を準備する工程、
(2)前記第2酸化膜を通して前記第2島領域内に第1導電型を示す不純物をイオン打ち込みにより導入する工程、
(3)前記第2酸化膜に3.5ルクスより高い照度の光を照射させながら、前記露出した第2酸化膜を界面活性剤が添加されたフッ酸系エッチング液により除去し、前記第2島領域の主面を露出する工程、
(4)前記露出した第2島領域表面に第3酸化膜を形成する工程。A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
A first conductivity type silicon substrate, an insulating isolation region partially embedded in the substrate for separating a main surface of the substrate into a first island region and a second island region, and First and second semiconductor regions forming the formed PN junction, a first oxide film formed on the main surface of the first island region and a second oxide film formed on the second island region; Providing a semiconductor body having a mask exposing the second oxide film and covering the first oxide film;
(2) introducing an impurity having a first conductivity type into the second island region through the second oxide film by ion implantation;
(3) removing the exposed second oxide film with a hydrofluoric acid-based etchant to which a surfactant has been added while irradiating the second oxide film with light having an illuminance higher than 3.5 lux; Exposing the main surface of the island region,
(4) forming a third oxide film on the exposed surface of the second island region;
(1)(100)面から[010]軸方向に3°〜5°に傾けられた主面を有する第1導電型シリコン基板と、前記基板の主面を第1島領域と第2島領域とに分離する一部が前記基板内に埋め込まれた絶縁分離領域と、前記第2島領域内に形成されたPN接合を構成する第1、第2半導体領域と、前記第1島領域主面に形成された第1酸化膜および前記第2島領域に形成された第2酸化膜と、前記第2酸化膜を露出し、前記第1酸化膜を覆うマスクとを有する半導体本体を準備する工程、(2)前記第2酸化膜を通して前記第2島領域内に第1導電型を示す不純物をイオン打ち込みにより導入する工程、
(3)前記第2酸化膜を3.5ルクスより高い照度の光に晒しながら、界面活性剤が添加されたフッ酸系エッチング液により除去し、前記第2島領域の主面を露出する工程、
(4)前記露出した第2島領域表面に第3酸化膜を形成する工程。A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
(1) A first conductivity type silicon substrate having a main surface inclined at 3 ° to 5 ° in the [010] axis direction from a (100) plane, and a main surface of the substrate is formed by a first island region and a second island region An insulating isolation region partially embedded in the substrate, first and second semiconductor regions forming a PN junction formed in the second island region, and a main surface of the first island region Preparing a semiconductor body having a first oxide film formed on the substrate and a second oxide film formed on the second island region; and a mask exposing the second oxide film and covering the first oxide film. (2) introducing an impurity having a first conductivity type into the second island region through the second oxide film by ion implantation;
(3) exposing the second oxide film to a main surface of the second island region by exposing the second oxide film to a hydrofluoric acid-based etchant to which a surfactant is added while exposing the second oxide film to light having an illuminance higher than 3.5 lux ,
(4) forming a third oxide film on the exposed surface of the second island region;
(1)第1導電型のシリコン基板と、前記基板の主面を第1島領域と第2島領域とに分離する一部が前記基板内に埋め込まれた絶縁分離領域と、前記第2島領域内に形成されたPN接合を構成する第1、第2半導体領域と、前記第1島領域主面に形成された第1酸化膜および前記第2島領域に形成された第2酸化膜と、前記第2酸化膜を露出し、前記第1酸化膜を覆うレジストマスクとを有する半導体ウエハを準備する工程、
(2)窓に光を透過する板がはめ込まれたドラフト装置内に前記半導体ウエハを搬送し、相対的に高い照度の雰囲気下で、前記露出した第2酸化膜を界面活性剤が添加されたフッ酸系エッチング液により除去し、前記第2島領域の主面を露出する工程、
(3)前記マスクを除去した後、前記露出した第2島領域表面に第3酸化膜を形成する工程、
(4)前記第3酸化膜上に第1ゲート電極を形成し、前記第2酸化膜上に第2ゲート電極をそれぞれ形成する工程、
(5)前記第2半導体領域内に第2導電型の第1活性領域を選択的に形成し、前記第1島領域内に、第2導電型の第2活性領域および前記第2活性領域とで他のPN接合を構成する第1導電型のコンタクト領域を形成する工程、
(6)前記第2活性領域および前記コンタクト領域が形成された前記第1島領域上に層間酸化膜を形成する工程、
(7)前記コンタクト領域および前記第2活性領域の表面を露出するように、前記層間酸化膜および前記第2酸化膜の一部にコンタクト孔を選択的に形成する工程、
(8)前記工程(7)の後、窓に光を遮断する板がはめ込まれたドラフト装置内に、前記コンタクト孔が形成された半導体ウエハを搬送し、前記高い照度よりも相対的に低い照度の雰囲気下で、前記界面活性剤が添加されないフッ酸系のエッチング液を用い、前記半導体ウエハを洗浄する工程、
(9)前記コンタクト孔内に金属層を形成する工程。A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
(1) a silicon substrate of a first conductivity type; an insulating isolation region partially embedded in the substrate for separating a main surface of the substrate into a first island region and a second island region; First and second semiconductor regions forming a PN junction formed in the region; a first oxide film formed on the main surface of the first island region; and a second oxide film formed on the second island region. Preparing a semiconductor wafer having a resist mask exposing the second oxide film and covering the first oxide film;
(2) The semiconductor wafer is transported into a draft device in which a plate that transmits light is fitted in a window, and a surfactant is added to the exposed second oxide film under an atmosphere of relatively high illuminance. Removing with a hydrofluoric acid-based etchant to expose a main surface of the second island region;
(3) forming a third oxide film on the exposed surface of the second island region after removing the mask;
(4) forming a first gate electrode on the third oxide film and forming a second gate electrode on the second oxide film,
(5) A first active region of a second conductivity type is selectively formed in the second semiconductor region, and a second active region of the second conductivity type and the second active region are formed in the first island region. Forming a first conductivity type contact region forming another PN junction in
(6) forming an interlayer oxide film on the first island region where the second active region and the contact region are formed;
(7) selectively forming a contact hole in a part of the interlayer oxide film and the second oxide film so as to expose surfaces of the contact region and the second active region;
(8) After the step (7), the semiconductor wafer having the contact holes formed therein is transported into a draft device in which a plate for blocking light is fitted in a window, and the illuminance is relatively lower than the high illuminance. Cleaning the semiconductor wafer using a hydrofluoric acid-based etchant to which the surfactant is not added under an atmosphere of
(9) forming a metal layer in the contact hole;
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