JP2004039953A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体ウェハの熱処理を枚葉式で行う場合であっても、充分に汚染物質（重金属）を除去することができる半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】ヒータ１に半導体ウェハ２の裏面（素子形成面とは反対側の面）を接触させるようにして、半導体ウェハ２をヒータ１上に配置する。また、冷却材３に半導体ウェハ２の表面（素子形成面）を接触させるようにして、冷却材３を半導体ウェハ２上に配置する。このように半導体ウェハ２をヒータ１と冷却材３により挟むことで、半導体ウェハ２の厚さ方向に温度勾配を形成する。また、電極４に負電圧を印加し、電極５に正電圧を印加することにより、半導体ウェハ２の厚さ方向に電場を形成する。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、半導体装置の製造工程において発生する重金属汚染を除去する工程に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程中に混入した重金属（汚染物質）を半導体ウェハの素子形成領域から除去する技術としてゲッタリングがある。ゲッタリングは以下のようなものが知られている。すなわち、ゲッタリングサイトとなる結晶欠陥、ひずみ層、応力場を半導体ウェハの内部、または半導体ウェハの素子形成面とは反対側の面に形成する。そして、熱処理により重金属を拡散させ、ゲッタリングサイトに汚染物質である重金属を捕獲することにより行われる。
【０００３】
上記したゲッタリングは、イントリンシックゲッタリング（ＩＧ）とエクストリンシックゲッタリング（ＥＧ）の二種類に分類される。
【０００４】
イントリンシックゲッタリングは、半導体ウェハ中の不純物格子間酸素を適当な熱処理によって析出させ、発生した酸素析出欠陥（酸素析出核）に重金属などの汚染物質を捕獲することにより、半導体ウェハの素子形成領域の汚染物質を除去する技術である。
【０００５】
一方、エクストリンシックゲッタリングは、半導体ウェハの素子形成面とは反対側の面に機械的ダメージを施し、その後の熱処理により発生する転位や積層欠陥をゲッタリングサイトとして汚染物質を捕獲する技術や、半導体ウェハの素子形成面とは反対側の面にＣＶＤ法を使用して膜を形成することにより発生する応力場や結晶欠陥をゲッタリングサイトとして汚染物質を捕獲する技術などをいう。
【０００６】
なお、ゲッタリングについては、例えばＵＣＳ半導体基盤技術研究会編の「シリコンの科学」ｐ５８３〜ｐ６２１などに記載がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近年、半導体装置の製造工程は、半導体ウェハを一括して処理するバッチ式処理から半導体ウェハを一枚づつ処理する枚葉式に移行してきている。これは、熱処理における熱試算（Ｔｈｅｒｍａｌ　Ｂｕｄｇｅｔ）の低下、すなわち、半導体ウェハ一枚当りの熱処理時間が短くなることを意味しており、半導体製造工程において発生した重金属などの汚染物質を、上記した従来のゲッタリングで捕獲することが困難となる問題点がある。
【０００８】
例えば、酸素析出欠陥を利用したイントリンシックゲッタリングの場合、酸素析出欠陥を形成するために熱処理を施す必要がある。通常、半導体装置の製造工程中の熱処理によって酸素析出欠陥の形成を行うが、半導体ウェハの熱処理を枚葉式で行う場合、熱処理時間が短いため、充分な酸素析出欠陥を形成することができない。このため、ゲッタリングの能力が不足し、重金属などの汚染物質を充分捕獲することができないという問題点がある。
【０００９】
予め、半導体装置の製造工程に入る前に半導体ウェハに熱処理を施し、充分な酸素析出欠陥を形成しておくことも考えられるが、製造コストが上昇する問題点やウェハのそりや汚染等が発生するという問題点がある。
【００１０】
また、エクストリンシックゲッタリングの場合、重金属などの汚染物質を捕獲するために比較的長時間の熱処理が必要なため、半導体ウェハの熱処理を枚葉式で行う場合、汚染物質を充分に捕獲することができないという問題点がある。
【００１１】
近年の半導体装置の製造工程においては、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）等の重金属材料が多用されるため、重金属による製造工程中のクロスコンタミネーションの機会が増大する。この結果、今後ますます重金属による汚染によって、半導体装置の特性に悪影響を及ぼすことが考えられる。
【００１２】
本発明の目的は、半導体ウェハの熱処理を枚葉式で行う場合であっても、充分に汚染物質を除去することができる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１３】
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。
【００１４】
【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、以下のとおりである。
【００１５】
本発明は、（ａ）半導体ウェハの素子形成面とは反対側の面を加熱、または前記素子形成面を冷却することにより、前記素子形成面とは反対側の面と前記素子形成面との間に温度勾配を形成する工程と、（ｂ）前記（ａ）工程で形成した温度勾配により、前記半導体ウェハ内にある汚染物質を、前記素子形成面とは反対側の面に集積する工程と、（ｃ）前記（ｂ）工程で集積した前記汚染物質を除去する工程とを備えるものである。
【００１６】
【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。また、実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１７】
（実施の形態１）
本実施の形態１における半導体装置の製造方法で使用されるゲッタリングを図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は、本実施の形態１におけるゲッタリングを行うための装置を示した断面図である。図１において、ゲッタリングを行うための装置は、ヒータ１、冷却材３、電極４、電極５より構成されている。
【００１９】
ヒータ１は、熱源であり、ヒータ１上に配置された半導体ウェハ２の裏面（素子形成面とは反対側の面）を加熱できるように構成されている。一方、冷却材３は、冷却材３の下面に接触するように配置された半導体ウェハ２の表面（素子形成面）を冷却できるように構成され、例えばヒートシンク等から構成されている。したがって、半導体ウェハ２は、ヒータ１と冷却材３によって挟まれており、半導体ウェハ２の表面と裏面との間には、温度勾配が形成される。
【００２０】
ここで、固体内に不純物原子が存在する場合、固体に温度分布を与えると、不純物原子は、低温領域から高温領域に拡散する性質がある。したがって、上記したようにヒータ１と冷却材３により、半導体ウェハ２の厚さ方向に温度勾配を持たせると、半導体ウェハ２内に存在する重金属などの汚染物質を高温領域に集積することができる。上記したように半導体ウェハ２を裏面側から加熱すると、汚染物質となる重金属は、高温領域となる半導体ウェハ２の裏面側に拡散する。このため、半導体ウェハ２の裏面において、重金属などの汚染物質を集積することが可能となる。
【００２１】
半導体ウェハ２の表面と裏面との間の温度差は、大きければ大きいほどよいが、数℃の差でも充分汚染物質を集積することができる。
【００２２】
次に、電極４および電極５は、互いに平行となるように配置された平板電極から構成され、電極４および電極５の間には、ヒータ１と冷却材３によって挟まれた半導体ウェハ２が配置されている。したがって、電源に接続された電極４および電極５によって、半導体ウェハ２に電場を印加できるようになっており、電極４が電極５に比べて低電位になるようにして電場が印加されている。すなわち、電極４には、負電圧が印加され、電極５には正電圧が印加されている。
【００２３】
ここで、シリコン中にある重金属は、概ねプラスイオンで存在しているため、上述したように電極４が電極５に比べて低電位になるように電場を印加すると、シリコン中にある重金属は、負電圧である電極４側に移動することになる。すなわち、半導体ウェハ２の裏面側に移動することになる。このため、半導体ウェハ２の裏面側に汚染物質である重金属を集積することができる。
【００２４】
本実施の形態１におけるゲッタリングを行う装置は、上記のように構成されており、以下に本実施の形態１におけるゲッタリングの動作について説明する。
【００２５】
まず、図１に示すように、熱源であるヒータ１に、半導体装置を形成中の半導体ウェハ２の裏面（素子形成面とは反対側の面）を接触させるようにして、半導体ウェハ２をヒータ１上に配置する。次に、冷却材３に半導体ウェハ２の表面（素子形成面）を接触させるように、冷却材３を配置する。
【００２６】
続いて、ヒータ１による加熱および冷却材３による冷却を開始する。すると、半導体ウェハ２の厚さ方向に温度勾配が形成される。すなわち、半導体ウェハ２の裏面側が高温領域となり、半導体ウェハ２の表面側が低温領域となる温度勾配が半導体ウェハ２の厚さ方向に形成される。
【００２７】
すると、半導体ウェハ２内にある汚染物質である重金属２ａは、高温領域である半導体ウェハ２の裏面に拡散し、集積される。
【００２８】
また、互いに平行に配置されている電極４および電極５に電圧を印加して、電極４および電極５の間の領域に電場を発生させる。
【００２９】
すると、半導体ウェハ２内にある汚染物質である重金属２ａは、概ね正イオンであるため、負電圧が印加された電極４のある方向、すなわち半導体ウェハ２の裏面側に拡散し、集積される。
【００３０】
集積された汚染物質である重金属２ａは、図２に示すように、半導体ウェハ２の裏面を研磨することやエッチングすることにより除去される。
【００３１】
このようにして、半導体ウェハ２内にある汚染物質である重金属２ａを除去することができる。
【００３２】
従来のゲッタリングは、捕獲領域であるゲッタリングサイトに拡散してきた重金属を捕獲する受動的なゲッタリングであった。これに対し、本実施の形態１におけるゲッタリングは、意図的に温度勾配や電場を印加して、汚染物質である重金属２ａを集積領域に誘導して除去する能動的なゲッタリングである。したがって、従来のゲッタリングに比べて低温、短時間で効率良く汚染物質である重金属２ａを除去することができる。すなわち、半導体ウェハの熱処理を枚葉式で行う場合であっても、充分に汚染物質を除去することができる。
【００３３】
また、半導体装置の製造工程中に混入した汚染物質である重金属２ａを、本実施の形態１におけるゲッタリングによって確実に除去することができるため、製造される半導体装置の電気特性の安定化および不良率の低減化を図ることができる。
【００３４】
また、半導体装置の製造工程に入る前に熱処理を行って半導体ウェハ２に酸素析出欠陥を形成する必要がなくなるため、熱処理コストがかからず、低コストの半導体ウェハ２の適用が可能となる。つまり、本実施の形態１におけるゲッタリングによればコスト低減を図ることができる。
【００３５】
次に、本実施の形態１におけるゲッタリングを行う半導体ウェハ２の具体的素子構造の一例を図３に示す。図３において、半導体ウェハ２に形成された具体的素子構造は、まず、シリコン基板１０にＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型素子からなるトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３が形成されている。
【００３６】
トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３は、不純物を導入したソース領域およびドレイン領域を有しており、また、酸化シリコン膜よりなるゲート絶縁膜およびこのゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極を有している。ゲート電極は、例えばポリシリコン膜およびこのポリシリコン膜上に形成されたコバルトシリサイド膜より形成されている。
【００３７】
トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３上には、例えば酸化シリコン膜よりなる層間絶縁膜と窒化シリコン膜よりなる層間絶縁膜が形成されており、これらの層間絶縁膜上には、第１層配線２０が形成されている。第１層配線２０は、層間絶縁膜を貫通する孔にタングステン膜を埋め込んで形成されたプラグと銅膜（Ｃｕ）を埋め込んで形成されたプラグとを介してトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３と接続されている。
【００３８】
第１層配線２０は、孔にスパッタリング法などを使用して窒化チタン膜よりなるバリア膜を形成した後、めっき法を使用して銅膜を埋め込み、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）による研磨を施すことにより形成される。
【００３９】
第１層配線２０上には、例えば酸化シリコン膜よりなる層間絶縁膜と窒化シリコン膜よりなる層間絶縁膜が形成されており、これらの層間絶縁膜上には、第２層配線３０が形成されている。
【００４０】
第２層配線３０は、層間絶縁膜を貫通する孔に銅膜を埋め込んで形成されたプラグによって、第１層配線２０と接続されている。第２層配線３０は、第１層配線２０と同様に、孔にスパッタリング法などを使用して窒化チタン膜よりなるバリア膜を形成した後、めっき法を使用して銅膜を埋め込み、ＣＭＰによる研磨を施すことにより形成される。
【００４１】
第２層配線３０上には、例えば酸化シリコン膜よりなる層間絶縁膜と窒化シリコン膜よりなる層間絶縁膜が形成されており、これらの層間絶縁膜上には、第３層配線４０が形成されている。第３層配線４０は、層間絶縁膜を貫通する孔に銅膜を埋め込んで形成されたプラグによって、第２層配線３０と接続されている。第３層配線は、第１層配線２０や第２層配線３０と同様に孔にスパッタリング法などを使用して窒化チタン膜よりなるバリア膜を形成後、めっき法を使用して銅膜を埋め込みＣＭＰによる研磨を施すことにより形成される。
【００４２】
第３層配線４０上には、例えば酸化シリコン膜よりなる層間絶縁膜と窒化シリコン膜よりなる層間絶縁膜が形成されており、これらの層間絶縁膜上には、第４層配線５０が形成されている。第４層配線５０は、層間絶縁膜を貫通する孔にタングステン膜を埋め込んで形成されたプラグによって、第３層配線と接続されている。
【００４３】
第４層配線５０は、スパッタリング法を使用して窒化チタン膜よりなるバリア膜を形成した後、スパッタリング法を使用してアルミニウム膜を堆積し、その後再びスパッタリング法を使用して窒化チタン膜よりなるバリア膜を形成することによってできている。
【００４４】
半導体ウェハ２に形成された半導体装置の具体的素子構造は、上記のように構成されており、配線を形成する配線工程においては、銅などの重金属が使用されている。したがって、第１層配線２０、第２層配線３０、第３層配線４０または第４層配線５０などを形成する前後の工程において、本実施の形態１におけるゲッタリングを行うことが有用であることがわかる。すなわち、配線工程の前後において、半導体ウェハ２の裏面をヒータ１によって加熱することにより、配線工程を経ることによって半導体ウェハ２内に拡散した銅を、半導体ウェハ２の裏面に集積して除去することができる。
【００４５】
なお、配線工程の前後において、本実施の形態１におけるゲッタリングを行うとしたが、これに限らず、例えばトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３を形成する工程であって、熱処理が必要な工程において、本実施の形態１におけるゲッタリングを行ってもよい。
【００４６】
また、本実施の形態１におけるゲッタリングは、半導体装置の製造工程中に１回だけ行うのではなく、何回も行ってもよい。
【００４７】
（実施の形態２）
前記実施の形態１における半導体装置の製造方法で使用するゲッタリングは、半導体ウェハの裏面側に集積した重金属を研磨やエッチングによって除去するものであった。これに対し、本実施の形態２における半導体装置の製造方法で使用するゲッタリングは、温度勾配を与えたり、電場を印加したりして重金属を集積領域に誘導した後、集積した重金属をゲッタリングサイトに捕獲させて固定するものである。
【００４８】
図４は、本実施の形態２におけるゲッタリングを行うための装置を示した断面図である。図４において、ゲッタリングを行うための装置は、実施の形態１におけるゲッタリングを行うための装置と同様の構成をとっており、ヒータ１、冷却材３、電極４、電極５より構成されている。
【００４９】
本実施の形態２においては、ヒータ１と冷却材３との間に挟まれた半導体ウェハ２の裏面（素子形成面とは反対側の面）近傍には、重金属２ａを捕獲するためのゲッタリングサイト６が形成されている。このゲッタリングサイト６は、例えば予め半導体ウェハ２の裏面にＣＶＤ法を使用してポリシリコン膜を形成し、形成したポリシリコン膜によって発生する応力場や結晶欠陥から形成されている。
【００５０】
このように半導体ウェハ２の裏面近傍にゲッタリングサイト６を形成することにより、温度勾配を与えたり、電場を印加したりして重金属２ａを半導体ウェハ２の裏面に集積させた後、集積した重金属２ａを予め形成したゲッタリングサイト６に固定することができる。
【００５１】
（実施の形態３）
前記実施の形態１における半導体装置の製造方法で使用するゲッタリングは、半導体ウェハの裏面側に集積した重金属を研磨やエッチングによって除去するものであった。これに対し、本実施の形態３における半導体装置の製造方法で使用するゲッタリングは、温度勾配や電場を印加して重金属を集積領域に誘導した後、集積した重金属を半導体ウェハ２の外部領域に移すことによって除去するものである。
【００５２】
図５は、本実施の形態３におけるゲッタリングを行うための装置を示した断面図である。図５において、ゲッタリングを行うための装置は、実施の形態１におけるゲッタリングを行うための装置とほぼ同様の構成をとっており、ヒータ１、冷却材３、電極４、電極５より構成されている。ヒータ１上にはシリコンプレート１ａが配置されており、このシリコンプレート１ａ上に半導体ウェハ２が配置されている。したがって、シリコンプレート１ａは、ヒータ１上に直接接するように配置されているため、シリコンプレート１ａ上に配置されている半導体ウェハ２より高温になっている。
【００５３】
このようにシリコンプレート１ａを設けることで、温度勾配を与えたり、電場を印加したりして重金属２ａを半導体ウェハ２の裏面に集積させた後、さらに高温領域であるシリコンプレート１ａに重金属２ａが拡散する。このため、重金属２ａを半導体ウェハ２から除去することができる。
【００５４】
以上前記実施の形態１から本実施の形態３までにおいて、半導体ウェハ２の裏面に集積させた重金属２ａを異なる方法で除去する場合について説明したが、これらを組み合わせた除去方法を使用してもよい。
【００５５】
（実施の形態４）
前記実施の形態１から前記実施の形態３における半導体装置の製造方法で使用するゲッタリングでは、温度勾配を与えるとともに、電場を印加して重金属を集積領域に誘導して除去するものであったが、本実施の形態４における半導体装置の製造方法で使用するゲッタリングは、温度勾配を与えることによってのみ重金属を集積領域に誘導して除去するものである。
【００５６】
図６は、本実施の形態４におけるゲッタリングを行うための装置を示した断面図である。図６において、ゲッタリングを行うための装置は、実施の形態１におけるゲッタリングを行うための装置より簡単な構成をとっており、ヒータ１、冷却材３より構成されている。ヒータ１上には、半導体ウェハ２が配置され、半導体ウェハ２の裏面（素子形成面とは反対側の面）がヒータ１に接触している。また、半導体ウェハ２上には、冷却材３が配置されており、半導体ウェハ２の表面（素子形成面）が冷却材３に接触している。
【００５７】
このように構成することにより、半導体ウェハ２の表面と裏面との間に温度勾配を形成することができ、高温領域である裏面に重金属２ａを集積させることができる。集積した重金属２ａは、前記実施の形態１または３で述べたようにして除去する。また、集積した重金属２ａを前記実施の形態２で述べたようにして固定してもよい。
【００５８】
なお、本実施の形態４では、冷却材３を接触させるように構成したが、冷却材３を使用せず例えば不活性ガスからなる冷媒雰囲気を半導体ウェハ２の表面に導入するように構成してもよい。
【００５９】
（実施の形態５）
前記実施の形態４は、温度勾配を与えることによってのみ重金属を集積領域に誘導して除去するものであった。これに対し本実施の形態５では、電場を印加することによってのみ重金属を集積領域に誘導して除去するものである。
【００６０】
図７は、本実施の形態５におけるゲッタリングを行うための装置を示した断面図である。図７において、ゲッタリングを行うための装置は、電源に接続され、互いに平行になるように配置された電極４、電極５より構成されている。そして、この電極４と電極５との間には、素子形成面を電極５に相対するようにして半導体ウェハ２が配置されている。
【００６１】
ここで、電極４には、負の電圧が印加されており、電極５には、正の電圧が印加されている。したがって、概ね正イオンの状態で半導体ウェハ２中に存在する重金属２ａは、電極４側に引き付けられる。このため、半導体ウェハ２中に存在する重金属２ａを半導体ウェハ２の裏面に集積することができる。集積した重金属２ａは、前記実施の形態１で述べた方法により除去することができる。また、集積した重金属２ａは、前記実施の形態２で述べた方法によりゲッタリングサイトに固定することができる。
【００６２】
（実施の形態６）
前記実施の形態１におけるゲッタリングを行うための装置は、半導体ウェハ２の素子形成面に冷却材を接触させる構成をとったが、本実施の形態６は、半導体ウェハ２の素子形成面に冷却材を接触させることなく冷却する構成をとるものである。
【００６３】
図８は、本実施の形態６におけるゲッタリングを行うための装置を示した断面図である。図８において、ゲッタリングを行うための装置は、ヒータ１、電極４、電極５、絶縁体７、および冷媒を吹き付ける冷却装置（図示せず）より構成されている。
【００６４】
ヒータ１上には、電極４が配置されており、この電極４上には絶縁体７が配置されている。絶縁体７上には、半導体ウェハ２の裏面（素子形成面とは反対側の面）を絶縁体７に接触させるようにして、半導体ウェハ２が配置されている。半導体ウェハ２の表面（素子形成面）上には、冷媒を通過させる空間が設けてあり、この空間上に電極５が配置されている。
【００６５】
このように構成することにより、半導体ウェハ２の表面は、冷媒により冷却される。一方、半導体ウェハ２の裏面は、ヒータ１によって加熱される。したがって、半導体ウェハ２の表面と裏面との間に温度勾配を形成することができ、高温領域である裏面に重金属２ａを集積させることができる。集積した重金属２ａは、前記実施の形態１または３で述べたようにして除去する。また、集積した重金属２ａを前記実施の形態２で述べたようにして固定してもよい。
【００６６】
本実施の形態６によれば、冷却材を接触させることなく、半導体ウェハ２の素子形成面を冷却することができるので、冷却材の接触による素子形成面へのダメージおよび汚染物質の付着や混入を防止することができる。
【００６７】
なお、本実施の形態６では、電極４上に絶縁体７を配置したが、絶縁体７を配置せず、電極４と半導体ウェハ２との間に空間を設けても良い。
【００６８】
（実施の形態７）
本実施の形態７では、半導体ウェハ２自体を電極とする場合について説明する。図９は、本実施の形態７におけるゲッタリングを行うための装置を示した断面図である。図９において、ゲッタリングを行うための装置は、ヒータ１、電極４、絶縁体７および冷媒を吹き付ける冷却装置（図示せず）より構成されている。ヒータ１上には、電極４が配置されており、この電極４上には、絶縁体７が配置されている。絶縁体７上には、半導体ウェハ２の裏面（素子形成面とは反対側の面）を接触させるようにして、半導体ウェハ２が配置されている。半導体ウェハ２は、直接電源に接続されており、電極を構成している。この半導体ウェハ２に正電圧を印加するとともに、電極４に負電圧を印加することにより、半導体ウェハ２に電場を印加することができる。また、この半導体ウェハ２の表面（素子形成面）には、冷媒が吹き付けられるようになっている。
【００６９】
このように構成することにより、半導体ウェハ２の表面と裏面との間に温度勾配を形成することができ、高温領域である裏面に重金属２ａを集積させることができる。また、半導体ウェハ２に電場を印加することによって、半導体ウェハ２の裏面側に重金属２ａを集積することができる。ここで、半導体ウェハ２に直接電圧を印加しているため、電界密度が増し、より効率的に半導体ウェハ２の裏面に重金属２ａを集積することができる。すなわち、ゲッタリング効率の向上を図ることができる。
【００７０】
なお、集積した重金属２ａは、前記実施の形態１または３で述べたようにして除去する。また、集積した重金属２ａを前記実施の形態２で述べたようにして、ゲッタリングサイトに固定してもよい。
【００７１】
（実施の形態８）
本実施の形態８では、熱を加える熱源が半導体ウェハと接触しない構造をしている場合について説明する。
【００７２】
図１０は、本実施の形態８におけるゲッタリングを行うための装置を示した断面図である。図１０において、ゲッタリングを行うための装置は、電極４、ランプヒータ８、および冷媒を吹き付ける冷却装置（図示せず）より構成されている。
【００７３】
ランプヒータ８は、輻射熱によって半導体ウェハ２の裏面（素子形成面とは反対側の面）を加熱できるように構成されており、このランプヒータ８上には、空間を挟んで電極４が配置されている。電極４は、電源に接続されており、負電圧が印加されるようになっている。この電極４上には、空間を挟んで半導体ウェハ２が配置されている。この半導体ウェハ２は、直接電源に接続されており、正電圧が印加される電極を構成している。また、半導体ウェハ２の表面（素子形成面）には、冷媒が吹き付けられるようになっている。
【００７４】
このように構成することにより、半導体ウェハ２の表面と裏面との間に温度勾配を形成することができ、高温領域である裏面に重金属２ａを集積させることができる。また、半導体ウェハ２に電場を印加することによって、半導体ウェハ２の裏面側に重金属２ａを集積することができる。
【００７５】
また、本実施の形態８では、半導体ウェハ２の加熱に輻射式のランプヒータ８を使用しているため、半導体ウェハ２とランプヒータ８の接触を回避することができる。したがって、熱源からの重金属２ａの逆流による半導体ウェハ２の汚染を防止することができる。
【００７６】
なお、集積した重金属２ａは、前記実施の形態１で述べたようにして除去する。また、集積した重金属２ａを前記実施の形態２で述べたようにして、ゲッタリングサイトに固定してもよい。
【００７７】
以上、本発明者によってなされた発明を前記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。
【００７８】
前記実施の形態では、冷却材を半導体ウェハの表面に接触させて半導体ウェハの表面を冷却する場合や、冷媒を半導体ウェハの表面に吹き付けて冷却する場合を説明したが、冷水を使用して冷却してもよい。また、冷却しなくてもよい。
【００７９】
前記実施の形態で述べたゲッタリングを半導体ウェハ上に半導体装置を形成するウェハプロセス中に１回だけでなく何回も入れてよい。
【００８０】
【発明の効果】
本願によっ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、以下の通りである。
【００８１】
半導体装置の製造工程において、半導体ウェハの裏面（素子形成面とは反対側の面）を加熱、または表面（素子形成面）を冷却し、半導体ウェハの厚さ方向に温度勾配を形成することにより、高温領域である半導体ウェハの裏面に重金属を集積させた後、除去または固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるゲッタリングを行うための装置およびこの装置にセットされた半導体ウェハを示した断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるゲッタリングにより半導体ウェハの裏面に重金属が集積された状態を示す断面図である。
【図３】半導体ウェハに形成された具体的素子構造を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２におけるゲッタリングを行うための装置およびこの装置にセットされた半導体ウェハを示した断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３におけるゲッタリングを行うための装置およびこの装置にセットされた半導体ウェハを示した断面図である。
【図６】本発明の実施の形態４におけるゲッタリングを行うための装置およびこの装置にセットされた半導体ウェハを示した断面図である。
【図７】本発明の実施の形態５におけるゲッタリングを行うための装置およびこの装置にセットされた半導体ウェハを示した断面図である。
【図８】本発明の実施の形態６におけるゲッタリングを行うための装置およびこの装置にセットされた半導体ウェハを示した断面図である。
【図９】本発明の実施の形態７におけるゲッタリングを行うための装置およびこの装置にセットされた半導体ウェハを示した断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態８におけるゲッタリングを行うための装置およびこの装置にセットされた半導体ウェハを示した断面図である。
【符号の説明】
１　ヒータ
１ａ　シリコンプレート
２　半導体ウェハ
２ａ　重金属
３　冷却材
４　電極
５　電極
６　ゲッタリングサイト
７　絶縁体
８　ランプヒータ
１０　シリコン基板
２０　第１層配線
３０　第２層配線
４０　第３層配線
５０　第４層配線

Claims (5)

1. （ａ）半導体ウェハの素子形成面とは反対側の面を加熱、または前記素子形成面を冷却することにより、前記素子形成面とは反対側の面と前記素子形成面との間に温度勾配を形成する工程と、
   （ｂ）前記（ａ）工程で形成した温度勾配により、前記半導体ウェハ内にある汚染物質を、前記素子形成面とは反対側の面に集積する工程と、
   （ｃ）前記（ｂ）工程で集積した前記汚染物質を除去する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. （ａ）半導体ウェハ内にある汚染物質を捕獲するためのゲッタリングサイトを前記半導体ウェハに形成する工程と、
   （ｂ）前記半導体ウェハの素子形成面とは反対側の面を加熱、または前記素子形成面を冷却することにより、前記素子形成面とは反対側の面と前記素子形成面との間に温度勾配を形成する工程と、
   （ｃ）前記（ｂ）工程で形成した温度勾配により、前記半導体ウェハ内にある前記汚染物質を、前記素子形成面とは反対側の面に集積する工程と、
   （ｄ）前記（ｃ）工程で集積した前記汚染物質を前記ゲッタリングサイトに固定する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. （ａ）半導体ウェハの素子形成面とは反対側の面を熱源に接触させることにより、前記素子形成面とは反対側の面と前記素子形成面との間に温度勾配を形成する工程と、
   （ｂ）前記（ａ）工程で形成した温度勾配により、前記半導体ウェハ内にある汚染物質を、前記素子形成面とは反対側の面に集積する工程と、
   （ｃ）前記（ｂ）工程で集積した前記汚染物質を除去する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. （ａ）半導体ウェハの素子形成面とは反対側の面を熱源に接触させ、前記半導体ウェハの前記素子形成面を冷却材に接触させることにより、前記素子形成面とは反対側の面と前記素子形成面との間に温度勾配を形成する工程と、
   （ｂ）前記（ａ）工程で形成した温度勾配により、前記半導体ウェハ内にある汚染物質を、前記素子形成面とは反対側の面に集積する工程と、
   （ｃ）前記（ｂ）工程で集積した前記汚染物質を除去する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. （ａ）半導体ウェハの素子形成面とは反対側の面を熱源に接触させ、前記半導体ウェハの前記素子形成面を冷却材に接触させることにより、前記素子形成面とは反対側の面と前記素子形成面との間に温度勾配を形成する工程と、
   （ｂ）前記半導体ウェハに電場を印加する工程と、
   （ｃ）前記（ａ）工程で形成した温度勾配と前記（ｂ）工程で印加した電場により、前記半導体ウェハ内にある汚染物質を、前記素子形成面とは反対側の面に集積する工程と、
   （ｄ）前記（ｃ）工程で集積した前記汚染物質を除去する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。

Images