JP2020061450A - 半導体装置の製造方法および半導体ウェハ - Google Patents
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Abstract
Description
以下に、第1実施形態を説明する。
第1実施形態に係る半導体ウェハは、基板SUBを有している。基板SUBは、図1に示されるように、チップ形成領域CHRおよびスクライブ領域SCRを有している。
以下に、第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。
上記のとおり、バルク領域R2aに位置する半導体基材SSUB上の絶縁層BOXは、ウェットエッチングで除去される。このウェットエッチングの結果、素子分離部ISL1の一部が、バルク領域R2aの上方に位置することになる。
以下に、第2実施形態を説明する。なお、第1実施形態と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。
第2実施形態に係る半導体ウェハは、基板SUB、素子分離部ISL1、素子分離部ISL2、第1ゲート配線GT1a、第2ゲート配線GT2a、第1ゲート配線GT1b、第2ゲート配線GT2b、ゲート絶縁膜GI、サイドウォールスペーサSWS、コンタクトプラグCP1〜コンタクトプラグCP6、配線WL1〜配線WL6、層間絶縁膜ILD1、および層間絶縁膜ILD2を有している。
第2実施形態に係る半導体装置の製造方法は、ウェハ処理工程S1、検査工程S2、およびダイシング工程S3を有している。ウェハ処理工程S1は、基板準備工程S1a、素子分離部形成工程S1b、除去工程S1c、第1イオン注入工程S1d、ゲート絶縁膜形成工程S1e、ゲート配線形成工程S1f、第2イオン注入工程S1g、サイドウォールスペーサ形成工程S1h、および第3イオン注入工程S1iを有している。
上記のとおり、素子分離部ISL1の表面には、第2部分ISL1bの上面が第1部分ISL1aの上面よりも高くなるように段差が形成されている。そのため、ゲート配線形成工程S1fにおけるエッチングの際に、第1部分ISL1aと第2部分ISL1bとの境界に沿って、ゲート配線形成工程S1fにおいて成膜された材料が残存しやすい。
以下に、第3実施形態を説明する。なお、第1実施形態と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。
第3実施形態に係る半導体ウェハは、基板SUB、素子分離部ISL1、素子分離部ISL2、第1ゲート配線GT1a、第2ゲート配線GT2a、第1ゲート配線GT1b、第2ゲート配線GT2b、ゲート絶縁膜GI、サイドウォールスペーサSWS、コンタクトプラグCP1〜コンタクトプラグCP6、配線WL1〜配線WL6、層間絶縁膜ILD1、および層間絶縁膜ILD2を有している。
第3実施形態に係る半導体装置の製造方法は、ウェハ処理工程S1、検査工程S2、およびダイシング工程S3を有している。ウェハ処理工程S1は、基板準備工程S1a、素子分離部形成工程S1b、除去工程S1c、第1イオン注入工程S1d、ゲート絶縁膜形成工程S1e、ゲート配線形成工程S1f、第2イオン注入工程S1g、サイドウォールスペーサ形成工程S1h、および第3イオン注入工程S1iを有している。
上記のとおり、SOI領域R1aに位置する半導体層SOIの表面は、第1部分ISL1aの上面よりも低くなっている。そのため、ゲート配線形成工程S1fにおけるエッチングの際に、素子分離領域R3aとSOI領域R1aとの境界に沿って、ゲート配線形成工程S1fにおいて成膜された材料が残存しやすい。
[付記1]
以下の工程を含む半導体装置の製造方法:
(a)半導体基材、半導体基材上に形成された絶縁層、および絶縁層上に形成された半導体層を有する基板を準備する工程。ここで、基板は、後に半導体チップとして取得されるチップ形成領域、および後に除去されるスクライブ領域を有している。
(b)工程では、チップ形成領域およびスクライブ領域のそれぞれにおいて、チップ形成領域およびスクライブ領域のそれぞれにおいて、素子分離領域内に形成された素子分離部の表面に、素子分離部のうちの第1領域側に位置する第1部分の上面が素子分離部のうちの第2領域側に位置する第2部分の上面よりも高くなるように段差が形成され、
(c)工程では、チップ形成領域において、第3ゲート配線をさらに形成し、
第3ゲート配線は、素子分離部の第1部分と素子分離部の第2部分との境界を横切るように形成され、
(c)工程では、スクライブ領域において、第1ゲート配線および第2ゲート配線のそれぞれが、第1部分と第2部分との境界をさらに横切るように形成される、付記1に記載の半導体装置の製造方法。
(c)工程では、スクライブ領域において、第1ゲート配線および第2ゲート配線のそれぞれが、素子分離領域と第1領域との境界をさらに横切るように形成される、付記2に記載の半導体装置の製造方法。
(c)工程では、スクライブ領域において、第1ゲート配線および第2ゲート配線のそれぞれが、素子分離領域と第1領域との境界をさらに横切るように形成される、付記1に記載の半導体装置の製造方法。
(c)工程では、基板上にポリシリコンを成膜するとともに、ポリシリコンをパターンニングすることで、チップ形成領域およびスクライブ領域のそれぞれにおいて、第1ゲート配線および第2ゲート配線が形成される、付記1に記載の半導体装置の製造方法。
半導体基材は単結晶シリコンからなり、
絶縁層は酸化シリコン膜からなり、
半導体層は単結晶シリコン膜からなる、付記1に記載の半導体装置の製造方法。
チップ形成領域の数は複数であり、
スクライブ領域は、平面視において、互いに隣り合う2つのチップ形成領域の間に位置する、付記1に記載の半導体装置の製造方法。
以下の工程をさらに有する付記1に記載の半導体装置の製造方法:
(e)(d)工程の後、スクライブ領域に形成された第1ゲート配線に第1テスト端子を電気的に接続し、スクライブ領域に形成された第2ゲート配線に第2テスト端子を電気的に接続する工程。
[付記9]
(f)工程では、電流が第2テスト端子まで流れた場合は、チップ形成領域の第2領域内において第2領域と素子分離領域の境界に沿って第1ゲート配線および第2ゲート配線のそれぞれを構成する材料が残存していると判断される、付記8に記載の半導体装置の製造方法。
後に半導体チップとして取得されるチップ形成領域、および後に除去されるスクライブ領域を有する半導体基材を備えた半導体ウェハであって、
チップ形成領域およびスクライブ領域のそれぞれは、第1領域、第2領域、および第1領域と第2領域との間に位置する素子分離領域を有しており、
第1領域は、半導体基材、半導体基材上に形成された絶縁層、および絶縁層上に形成された半導体層を有しており、
第2領域は、半導体基材を有しており、
チップ形成領域およびスクライブ領域のそれぞれには、第1ゲート配線および第2ゲート配線が形成されており、
チップ形成領域に位置する第1ゲート配線および第2ゲート配線のそれぞれは、第2領域と素子分離領域との境界を横切るように第2領域から素子分離領域に向かって延びており、
スクライブ領域に位置する第1ゲート配線および第2ゲート配線のそれぞれは、第2領域と素子分離領域との境界を横切るように第2領域から素子分離領域に向かって延びており、
チップ形成領域の第2領域内において、第1ゲート配線および第2ゲート配線のそれぞれの両脇には、第1ゲート配線を含んでいる第1MISFETのドレインとなる第1半導体領域、第1MISFETのソースおよび第2ゲート配線を含んでいる第2MISFETのドレインとなる第2半導体領域、および第2MISFETのソースとなる第3半導体領域がそれぞれ形成されている、半導体ウェハ。
チップ形成領域には、第3ゲート配線がさらに形成されており、
素子分離領域は、その表面に段差が形成された素子分離部を有しており、
段差は、第1領域側に位置する第1部分、および第2領域側に位置し、かつ、その上面が第1部分の上面よりも低い第2部分を有しており、
第3ゲート配線は、素子分離部の第1部分と素子分離部の第2部分との境界を横切るように形成されており、
スクライブ領域において、第1ゲート配線および第2ゲート配線のそれぞれは、第1部分と第2部分との境界をさらに横切るように形成されている、付記10に記載の半導体ウェハ。
スクライブ領域において、第1ゲート配線および第2ゲート配線のそれぞれは、素子分離領域と第1領域との境界をさらに横切るように形成されている、付記10に記載の半導体ウェハ。
Claims (12)
- (a)半導体基材、前記半導体基材上に形成された絶縁層、および前記絶縁層上に形成された半導体層を有する基板を準備する工程、
ここで、
前記基板は、後に半導体チップとして取得されるチップ形成領域、および後に除去されるスクライブ領域を有しており;
(b)前記(a)工程の後、前記チップ形成領域および前記スクライブ領域のそれぞれの第1領域内に位置する前記半導体層と、前記チップ形成領域および前記スクライブ領域のそれぞれの前記第1領域内に位置する前記絶縁層とが除去されないよう、前記チップ形成領域および前記スクライブ領域のそれぞれの第2領域内に位置する前記半導体層と、前記チップ形成領域および前記スクライブ領域のそれぞれの前記第2領域内に位置する前記絶縁層とを除去する工程、
ここで、
前記第2領域内に位置する前記半導体層は、等方性のエッチング処理により除去され、
前記第2領域内に位置する前記絶縁層は、ウェットエッチングにより除去され;
(c)前記(b)工程の後、前記チップ形成領域および前記スクライブ領域のそれぞれにおいて、第1ゲート配線および第2ゲート配線を形成する工程、
ここで、
前記チップ形成領域では、前記第1ゲート配線および前記第2ゲート配線のそれぞれが、前記第2領域と、前記第1領域と前記第2領域との間に位置する素子分離領域との境界を横切るように、前記第1ゲート配線および前記第2ゲート配線のそれぞれを形成し、
前記スクライブ領域では、前記第1ゲート配線および前記第2ゲート配線のそれぞれが前記第2領域と前記素子分離領域との境界を横切るように、前記第1ゲート配線および前記第2ゲート配線のそれぞれを形成し;
(d)前記(c)工程の後、前記チップ形成領域の前記第2領域内において、前記第1ゲート配線および前記第2ゲート配線のそれぞれの両脇に不純物を注入することで、前記第1ゲート配線を含む第1MISFETのドレインとなる第1半導体領域、前記第1MISFETのソースおよび前記第2ゲート配線を含む第2MISFETのドレインとなる第2半導体領域、および前記第2MISFETのソースとなる第3半導体領域を形成する工程、
を有する、半導体装置の製造方法。 - 前記(b)工程では、前記チップ形成領域および前記スクライブ領域のそれぞれにおいて、前記素子分離領域内に形成された素子分離部の表面に、前記素子分離部のうちの前記第1領域側に位置する第1部分の上面が前記素子分離部のうちの前記第2領域側に位置する第2部分の上面よりも高くなるように段差が形成され、
前記(c)工程では、前記チップ形成領域において、第3ゲート配線をさらに形成し、
前記第3ゲート配線は、前記素子分離部の前記第1部分と前記素子分離部の前記第2部分との境界を横切るように形成され、
前記(c)工程では、前記スクライブ領域において、前記第1ゲート配線および前記第2ゲート配線のそれぞれが、前記第1部分と前記第2部分との境界をさらに横切るように形成される、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記(c)工程では、前記スクライブ領域において、前記第1ゲート配線および前記第2ゲート配線のそれぞれが、前記素子分離領域と前記第1領域との境界をさらに横切るように形成される、請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記(c)工程では、前記スクライブ領域において、前記第1ゲート配線および前記第2ゲート配線のそれぞれが、前記素子分離領域と前記第1領域との境界をさらに横切るように形成される、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記(c)工程では、前記基板上にポリシリコンを成膜するとともに、前記ポリシリコンをパターンニングすることで、前記チップ形成領域および前記スクライブ領域のそれぞれにおいて、前記第1ゲート配線および前記第2ゲート配線が形成される、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記半導体基材は単結晶シリコンからなり、
前記絶縁層は酸化シリコン膜からなり、
前記半導体層は単結晶シリコン膜からなる、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記チップ形成領域の数は複数であり、
前記スクライブ領域は、平面視において、互いに隣り合う2つの前記チップ形成領域の間に位置する、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - (e)前記(d)工程の後、前記スクライブ領域に形成された前記第1ゲート配線に第1テスト端子を電気的に接続し、前記スクライブ領域に形成された前記第2ゲート配線に第2テスト端子を電気的に接続する工程;
(f)前記(e)工程の後、前記第1テスト端子に電流を供給する工程、
をさらに有する、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記(f)工程では、前記電流が前記第2テスト端子まで流れた場合は、前記チップ形成領域の前記第2領域内において前記第2領域と前記素子分離領域の境界に沿って前記第1ゲート配線および前記第2ゲート配線のそれぞれを構成する材料が残存していると判断される、請求項8に記載の半導体装置の製造方法。
- 後に半導体チップとして取得されるチップ形成領域、および後に除去されるスクライブ領域を有する半導体基材を備えた半導体ウェハであって、
前記チップ形成領域および前記スクライブ領域のそれぞれは、第1領域、第2領域、および前記第1領域と前記第2領域との間に位置する素子分離領域を有しており、
前記第1領域は、前記半導体基材、前記半導体基材上に形成された絶縁層、および前記絶縁層上に形成された半導体層を有しており、
前記第2領域は、前記半導体基材を有しており、
前記チップ形成領域および前記スクライブ領域のそれぞれには、第1ゲート配線および第2ゲート配線が形成されており、
前記チップ形成領域に位置する前記第1ゲート配線および前記第2ゲート配線のそれぞれは、前記第2領域と前記素子分離領域との境界を横切るように前記第2領域から前記素子分離領域に向かって延びており、
前記スクライブ領域に位置する前記第1ゲート配線および前記第2ゲート配線のそれぞれは、前記第2領域と前記素子分離領域との境界を横切るように前記第2領域から前記素子分離領域に向かって延びており、
前記チップ形成領域の前記第2領域内において、前記第1ゲート配線および前記第2ゲート配線のそれぞれの両脇には、前記第1ゲート配線を含む第1MISFETのドレインとなる第1半導体領域、前記第1MISFETのソースおよび前記第2ゲート配線を含む第2MISFETのドレインとなる第2半導体領域、および前記第2MISFETのソースとなる第3半導体領域がそれぞれ形成されている、半導体ウェハ。 - 前記チップ形成領域には、第3ゲート配線がさらに形成されており、
前記素子分離領域は、その表面に段差が形成された素子分離部を有しており、
前記段差は、前記第1領域側に位置する第1部分、および前記第2領域側に位置し、かつ、その上面が前記第1部分の上面よりも低い第2部分を有しており、
前記第3ゲート配線は、前記素子分離部の前記第1部分と前記素子分離部の前記第2部分との境界を横切るように形成されており、
前記スクライブ領域において、前記第1ゲート配線および前記第2ゲート配線のそれぞれは、前記第1部分と前記第2部分との境界をさらに横切るように形成されている、請求項10に記載の半導体ウェハ。 - 前記スクライブ領域において、前記第1ゲート配線および前記第2ゲート配線のそれぞれは、前記素子分離領域と前記第1領域との境界をさらに横切るように形成されている、請求項10に記載の半導体ウェハ。
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