JP3332831B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JP3332831B2 JP32471897A JP32471897A JP3332831B2 JP 3332831 B2 JP3332831 B2 JP 3332831B2 JP 32471897 A JP32471897 A JP 32471897A JP 32471897 A JP32471897 A JP 32471897A JP 3332831 B2 JP3332831 B2 JP 3332831B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法、特に洗浄工程に特徴のある半導体装置の製造方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】DRAM、MPUをはじめLSIの集積
度は年々大きくなっており、それに伴いデザインルール
は縮小し、配線は多層化の方向へ進んでいる。多層配線
化が進むに従い、露光機のフォーカスマージン確保のた
め、0.35μmロジックLSIにおいて、層間絶縁膜
平坦化CMP(Chemical Mechanical Polishing )技術
が導入された。ケミカルメカニカルポリシング(CM
P)は、研磨材中に含まれる化学成分による化学的エッ
チング作用と、研磨材が本来有する機械的研磨作用と、
を利用して研磨を行なう研磨法である。LSIの製造プ
ロセスに用いられるCMP技術には、トランジスタ、配
線などのデバイス段差上に堆積したBPSG,SiO2
などの絶縁膜を研磨することによりデバイス段差を平坦
化する平坦化CMPと、デバイス上に形成されたホール
あるいはトレンチにSiO2 などの絶縁膜もしくはpoly
−Si,Al,Cu,Wなどの金属膜を埋め込み、ホー
ル,トレンチ部分以外に堆積した堆積膜を研磨すること
により埋め込み素子分離,トレンチキャパシタ,コンタ
クトプラグあるいはダマシン配線を形成するリセスCM
Pがある。どちらの技術も従来用いられてきたSOG平
坦化技術やエッチバック平坦化技術と比較すると、グロ
ーバルな平坦性を実現できる特徴を有する。
【0003】こうしたなか、0.25μmルールまでの
LSIの製造については、層間絶縁膜平坦化CMP技術
と、従来の配線形成技術で対応できるものの、0.18
μmルール以降は、配線材料のエッチング技術の限界お
よびエレクトロマイグレーション耐性確保等の要因によ
り、多層配線形成はメタルCMP技術を用いたデュアル
ダマシンによる埋め込み配線化が必須になると考えられ
ている。
【0004】以下にメタルCMPを用いたデュアルダマ
シンによる埋め込み配線形成方法を図26〜図32を用
いて説明する。
【0005】図26において、1はp型半導体基板、2
はn型ウエル、3は高濃度p+ 型ソース電極、4は高濃
度p+ 型ドレイン電極、5はゲート電極であり、ソース
電極3とドレイン電極4の周囲にはトランジスタの耐圧
を向上するための低濃度p-型電界緩和領域3′,4′
が設けられている。6は素子分離のための選択酸化領域
である。
【0006】次に図27に示すように、NSG(ノンド
ープガラス)7をCVDもしくはTEOSで成膜後、こ
のNSG7をCMPにより研磨平坦化する。ここでのC
MPは、層間絶縁膜をCMP研磨する際に一般的に用い
られているIC−1000等の発泡体クロスと、不織布
タイプのクロスを積層した研磨クロスと、ヒュームドシ
リカを用いたSC−1等のシリカ系のスラリーを用いた
研磨を行う。次にp−SiN(プラズマCVD法により
形成されたシリコン窒化膜)8を成膜し、続いてp−S
iO(プラズマCVD法により形成されたシリコン酸化
膜)9を成膜する。
【0007】次に図28に示すように、p−SiO9に
レジストパターニングとドライエッチングで配線パター
ン10を形成する。ドライエッチングの際、p−SiN
8をエッチングストッパーとして利用することにより安
定して配線パターン10を形成することができる。次に
レジストパターニングとドライエッチングでコンタクト
パターン11を形成する。
【0008】次いで図29に示すように、配線材料12
を成膜する。ここでの配線材料12の成膜方法は種々の
方法が考えられているが、製造コスト、信頼性、素子の
特性向上の点から、AlあるいはCuをベースとしたメ
タル材のスパッタリフロー方法が有効である。上記スパ
ッタリフローによる成膜を行う前に、下地層としてTi
/TiN等のバリアメタルを形成することにより、信頼
性の向上と、リフロー特性が向上し、有効である。
【0009】次に図30に示すように、メタル用のCM
P研磨を行ない配線材料12を研磨平坦化し、埋め込み
配線13を形成する。以上がデュアルダマシンによる埋
め込み配線の形成方法である。同様の方法で、図31、
図32に示すように第2層の配線13′、第3層の配線
13″を形成することができ、更に配線の多層化が可能
である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】このように、CMPに
よる研磨は、平坦化の手段として有用であるものの、改
善されるべき点もある。その中の1つがCMP後の洗浄
の問題である。CMP工程自身は、スラリーと呼ばれる
研磨材でウエハ表面を加工する研磨工程であるため、C
MP後のウエハ表面には、スラリーの砥粒、研磨工程で
生じた切り粉、生成物が付着しており、これらを洗浄除
去しなければならない。配線材料は、AlもしくはCu
をベースとしたメタル材を用いているため、酸やアルカ
リを用いた化学洗浄は腐食の問題があり、採用が難し
い。純水による水洗のみでは十分な清浄度が得られな
い。純水と、PVAスポンジもしくはモヘヤブラシを用
いた物理洗浄であるスクラブ洗浄では、配線材料がやわ
らかいメタル材であるため、ウエハ表面に付着した異物
が引き金となって配線材料表面にエレクトロマイグレー
ション等の信頼性上問題となるスクラッチと呼ばれる微
小なキズが発生する。
【0011】これとは別に、例えば金属エッチング性の
低い電界イオン水を用いる洗浄法も提案されているが
(H.Aoki,et.al.,1994 VLSI Technical Dig.,p79(19
94))、この方法ではウエハ表面に付着した砥粒を十分に
除去することができないというのが実状である。
【0012】本発明の目的は、導電性材料を成膜した
後、導電性材料膜の表面を、腐食させることなく、しか
もスクラッチの発生なく、高い清浄度で安定して洗浄し
得る工程を有する半導体装置の製造方法を提供すること
にある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、半導体装置の製造方法において、スイッチン
グ素子が形成された基体上に絶縁膜を形成する工程、前
記絶縁膜の一部をエッチング除去して、配線パターン及
びコンタクトホールとなる凹状の絶縁膜除去部を形成す
る工程、前記絶縁膜の上と前記絶縁膜除去部内に導電性
の金属材料を成膜する工程、前記金属材料を研磨し、前
記絶縁膜の上に成膜された前記金属材料を除去する工
程、前記研磨により露出した前記絶縁膜の上面と前記金
属材料の上面とを含む前記基体の表面を洗浄する洗浄工
程、を含み、前記洗浄工程が、前記基体の表面を、80
0kHz以上の周波数域の超音波を印加した洗浄液によ
る超音波洗浄により洗浄し、その後、スクラブ洗浄又は
高圧ジェット洗浄により洗浄する工程であることを特徴
とする。 また本発明の半導体装置の製造方法は、反射面
を有する、反射型表示装置用の半導体装置の製造方法に
おいて、スイッチング素子が形成された基体上に絶縁膜
を形成する工程、前記絶縁膜に前記反射面を形成するた
めの凹状の絶縁膜除去部を形成する工程、前記絶縁膜の
上と前記絶縁膜除去部内に導電性の金属材料を成膜する
工程、前記金属材料を研磨し、前記絶縁膜の上に成膜さ
れた前記金属材料を除去して前記反射面を形成する工
程、前記研磨により露出した前記絶縁膜の上面と前記反
射面とを含む前記基体の表面を洗浄する洗浄工程、を含
み、前記洗浄工程が、前記基体の表面を、800kHz
以上の周波数域の超音波を印加した洗浄液による超音波
洗浄により洗浄し、その後、スクラブ洗浄又は高圧ジェ
ット洗浄により洗浄する工程であることを特徴とする。
また本発明の半導体装置の製造方法は、反射面を有す
る、反射型表示装置用の半導体装置の製造方法におい
て、スイッチング素子が形成された基体上に第1の絶縁
膜を形成する工程、前記第1の絶縁膜の一部をエッチン
グ除去して、配線パターン及びコンタクトホールとなる
凹状の第1の絶縁膜除去部を形成する工程、前記第1の
絶縁膜の上と前記第1の絶縁膜除去部内に導電性の金属
材料を成膜する工程、前記金属材料を研磨し、前記第1
の絶縁膜の上に成膜された前記金属材料を除去する工
程、前記研磨により露出した前記第1の絶縁膜の上面と
前記金属材料の上面とを含む前記基体の表面を洗浄する
洗浄工程、前記第1の絶縁膜除去部内に形成された前記
金属材料を覆う第2の絶縁膜を形成する工程、前記第2
の絶縁膜に前記反射面を形成するための凹状の第2の絶
縁膜除去部を形成する工程、前記第2の絶縁膜の上と前
記第2の絶縁膜除去部内に導電性の金属材料を成膜する
工程、前記金属材料を研磨し、前記第2の絶縁膜の上に
成膜された前記金属材料を除去して前記反射面を形成す
る工程、前記研磨により露出した前記第2の絶縁膜の上
面と前記反射面とを含む前記基体の表面を洗浄する洗浄
工程、を含み、前記洗浄工程がいずれも、前記基体の表
面を、800kHz以上の周波数域の超音波を印加した
洗浄液による超音波洗浄により洗浄し、その後、スクラ
ブ洗浄又は高圧ジェット洗浄により洗浄する工程である
ことを特徴とする。
【0014】本発明によれば、物理的洗浄に先立って、
超音波を印加した洗浄液を用いて導電性材料膜の研磨さ
れた面を洗浄することにより、研磨により生じた切り粉
や、スラリーの砥粒を効果的に除去し得る。これによ
り、配線、電極等を構成する導電性材料膜をスクラッチ
の発生がないか、もしくは極めて少ない状態で、しかも
高い清浄度で洗浄することができる。このような本発明
の半導体装置の製造方法によれば、極めて平坦でスクラ
ッチがなく信頼性に優れた導電性材料部材を有する半導
体装置を提供することができる。
【0015】本発明において、導電性材料は、一般に配
線材料や電極材料として半導体産業分野で使用されるも
のをいう。
【0016】具体的な例としては、配線用メタル、バリ
ヤー用メタル、密着用メタル、コンタクト用メタル、バ
ッファ用メタル等として使用されるAl,Au,Cr,
Mo,Pt,Ti,poly−Silicon 、あるいはこれらの
合金、更には、透明電極として使用されるITO(Indi
um Tin Oxide)等が挙げられる。
【0017】これら導電性材料の成膜方法としては、ス
パッタリング、真空蒸着、CVD(Chemical Vapor Dep
osition)等が挙げられるが、これに限定されるものでは
ない。導電性材料膜の研磨法については、膜の特性と用
途に応じて適宜採用し得るが、好適に採用し得るのはケ
ミカルメカニカルポリッシング(CMP)である。ケミ
カルメカニカルポリシング(CMP)の一例としては、
研磨材に含まれる化学成分と、被研磨試料表面との化学
反応により生ずる反応生成物を、研磨材と、研磨布とを
用いて機械的に研磨して除去するものが考えられる。C
MPのプロセスとしては、研磨すべき被研磨試料を回転
可能な研磨ヘッドに取り付けた後、被研磨試料表面を回
転するプラテン(研磨定盤)に押しつけることにより研
磨を行なう。プラテンの表面にはパッド(研磨布)が貼
り付けられており、このパッドに付着したスラリー(研
磨材)によって研磨が進む。
【0018】研磨クロスとしては、ロデール製Supreme
RNや、フジミコーポレーション製SurfinIV-1等の連続発
泡体スウェードタイプクロス、スラリーとしては、フジ
ミコーポレーション製PLANERLITE-5102 等の砥粒の1次
および2次粒径が100nm以下で分散性のよいコロイ
ダルシリカ系のもの、あるいは、ロデール社製XJFW-809
9 等のアルミナ系スラリー等が好適に使用できる。
【0019】本発明において超音波洗浄は、被洗浄物を
1000〜2500rpmで回転させ、これに超音波を
印加した純水を揺動するノズルより噴出させて洗浄する
ものが好適に使用される。印加する超音波の周波数は、
被洗浄物の損傷を考慮すると800kHz以上が好まし
く、最適には1MHz〜3MHzの周波数を採用し得
る。
【0020】本発明において、物理的洗浄とは化学的洗
浄に対比して使用される一般的な物理的洗浄をいう。具
体的なものとしては、ブラシスクラブ、高圧ジェット
(Jet)洗浄等を挙げることができる。ブラシスクラ
ブは、通常被洗浄物を回転させ、そこに洗浄液(純水や
界面活性剤等)を供給する。これと同時にブラシを自転
させながら被洗浄物上を移動させることにより、被洗浄
物上の付着粒子を物理的に除去するものである。ブラシ
材質の代表的なものとしては、モヘア,スポンジ,ナイ
ロン,山羊毛などがある。この中でもモヘアブラシ,ス
ポンジブラシ(例えばPVA(ポリビニルアルコール)
スポンジブラシ)などが好適である。高圧Jet洗浄法
は、ポンプにより50〜100kgf/cm2 程度に加
圧した純水をノズルチップを通して被洗浄物表面に吹き
つける洗浄法である。この洗浄法も被洗浄物を回転さ
せ、Jetノズルを揺動させて洗浄を行なうものであ
る。
【0021】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の代表的実施形態
として半導体装置の多層配線プロセスと、反射型液晶表
示装置の製造プロセスについて説明する。以下のプロセ
スの説明は、半導体基板を用いているが、基板は、必ず
しも半導体基板に限定されるものではなく、SOI(Si
licon On Insulator)基板、透明基板を使用することも
できる。多層配線プロセスは、DRAM等のメモリー素
子、MPU、ASIC等のロジック素子の製造プロセス
に適用することができる。以下の説明では、液晶表示装
置を構成するアクティブマトリクス基板のスイッチング
素子は全てMOSFET型としたがダイオード型、バイ
ポーラトランジスタ型、TFT型とすることもできる。
反射型液晶表示装置は、家庭用テレビ、プロジェクタ
ー、ヘッドマウントディスプレイ、テレビ会議システ
ム、飛行機のパネル等の表示装置として有効である。 〔第1実施形態〕図1〜図7に本発明による半導体装置
の多層配線製造プロセスの説明図を示す。図1におい
て、1はp型半導体基板、2はn型ウエル、3は高濃度
+ 型ソース電極、4は高濃度p+ 型ドレイン電極、5
はゲート電極である。ソース電極3とドレイン電極4の
周囲には、トランジスタの耐圧を向上するための低濃度
-型電界緩和領域3′,4′が設けられている。ちな
みにこの電界緩和領域3′,4′のオフセット量は0.
5〜2.0μmが好適である。6は素子分離のための選
択酸化領域である。
【0022】次いで図2に示すように、NSG(ノンド
ープガラス)7をCVDもしくはTEOSで成膜後、こ
のNSG7をCMPにより研磨平坦化を行う。ここでの
NSG7のCMPには、層間絶縁膜のCMPに通常用い
られるIC-1000 (ロデール社製)等の発泡体クロスと、
不織布タイプのクロスを積層した研磨クロスと、ヒュー
ムドシリカもしくはコロイダルシリカを用いたSC-1(Ca
bot 社製)等のシリカ系のスラリーを用いるのが良い。
次にp−SiN(プラズマシリコン窒化膜)8を成膜
し、続いて、p−SiO(プラズマシリコン酸化膜)9
を成膜する。p−SiN8はp−SiO9をパターニン
グする際のエッチングストッパーとして利用するので、
500Å以上の厚さとし、p−SiO9の厚さは、Al
配線の厚さを決めるので、デバイスとして必要なAl配
線の厚さ以上の膜厚が求められる。
【0023】次いで図3に示すように、p−SiO9を
レジストパターニングとドライエッチングでAlの配線
パターン10をパターニングする。ここで用いるドライ
エッチングの条件は、エッチングガスをCF4 /CHF
3 =50ccm/10ccmとし、総圧力を1000m
torr、パワーを750Wとした。この際のp−Si
N8との選択比はp−SiOエッチレート/p−SiN
エッチレート=2.2であった。続いて、コンタクトパ
ターン11を、レジストパターニングとドライエッチン
グで行う。ここで、コンタクトエッチの対象となる層間
膜は、p−SiN8とNSG7の異なる膜の積層となっ
ているため、ドライエッチングは2段階のエッチングを
行い、p−SiN8をエッチングする第1段階のエッチ
ング条件は、CF4 /CHF3 =100ccm/20c
cm、総圧力1700mtorr、パワー750Wであ
り、NSG7とゲート酸化膜をエッチングする第2段階
のエッチング条件は、CF4 /CHF3 =50ccm/
10ccm、総圧力1000mtorr、パワー750
Wでエッチングを行った。
【0024】図4に示すように、続いて配線材料12を
成膜する。一般的に配線材料12は、AlSi,AlC
u,AlSiCu等のメタル材料が用いられるが、それ
らの成膜方法として、スパッタリフロー技術を用いて、
コンタクトホール11の埋め込みを行うとデバイスの信
頼性向上に有効である。このスパッタリフローを行う
際、下地にTi/TiNのバリアメタルを設けることに
より、コンタクト抵抗を低減するとともに、AlSi等
配線材料のリフロー特性が向上し、コンタクトホール1
1の埋め込みが容易となる。また、コンタクトホール1
1の埋め込み方法として、タングステンの選択CVDを
用いるのも有効な方法である。次にメタルCMPにより
配線材料12を研磨平坦化し、配線パターン10とコン
タクトホール11にのみに配線材料を残し、埋め込み配
線13を形成する(図5)。
【0025】ここでは、研磨クロスにフジミコーポレー
ション製SurfinIV-1、スラリーにフジミコーポレーショ
ン製PLANERLITE-5102、CMP装置に荏原製作所製EPO-1
14を用いて研磨を行った。具体的研磨条件は、トップリ
ングの荷重を300gf(重量グラム)/cm2 、トッ
プリング回転数を49rpm、ターンテーブル回転数を
50rpm、バックサイドプレッシャーを100gf/
cm2 、ドレッシングは、ナイロンブラシを回転数51
rpm、荷重42gf/cm2 のin-situ ドレッシング
(研磨とドレッシングを同時に行うドレッシング)、ス
ラリー流量100ml/minとした。以上の条件でS
i含有量が1wt%のAlSiを研磨した結果、研磨工
程におけるスクラッチの発生なく、研磨レート3000
Å/min、面内均一性σ/研磨レート≦5%が得られ
た。
【0026】図8にメタルCMP直後のAl表面のSE
M写真を示す。図9は図8の拡大SEM写真である。A
l表面20上に砥粒21が多数残っているのがわかる。
Al表面20の残留砥粒21の密度は、平均約200個
/μm2 であった。この残留砥粒21以外に、0.3μ
m以上の異物は6インチウエハ上で数千個残っており、
メタルCMP後の洗浄工程では以上の砥粒と異物をスク
ラッチの発生なく取り除かなければならない。
【0027】一般的によく用いられるPVAブラシによ
るスクラブ洗浄をメタルCMP後のAl表面洗浄に適用
したところ、図10の光学顕微鏡写真に示すスクラッチ
22が多数発生した。これは、洗浄前にAl表面にあっ
た比較的大きな異物もしくは凝集した砥粒が引き金とな
り生じたスクラッチであると考えられる。そこで、物理
的にこすり落すブラシスクラブ洗浄を行う前に、スクラ
ッチの原因となる異物もしくは砥粒を物理的に非接触な
手法で洗い落す必要がある。
【0028】本発明者は、その手法として、高周波振動
を乗せた純水の流水でウエハ表面を洗浄するメガソニッ
ク洗浄を用いた。メガソニック純水の条件は、直径6m
mφのノズル先端から1リットル/minの流水量の純
水に、ノズル内に設けた振動子により、周波数1.5M
Hzの振動を、パワー48Wで与えた。メガソニック洗
浄によるAl表面の砥粒の洗浄効果は、図11に示すよ
うに洗浄時のウエハの回転数に依存することがわかっ
た。なお、図11に記載される0mm、30mm、60mmは
それぞれウエハ中心からの測定点の距離を示している。
図11から明らかなように、メガソニック洗浄時のウエ
ハの回転数は1500rpm以上、より好適には200
0rpm以上とすることが望ましい。図33は洗浄装置
の構成を示す説明図である。図33に示すように、洗浄
液を出すノズルはウエハ上で移動可能となっている。
【0029】次にAl表面の砥粒の洗浄効果の洗浄水振
動周波数依存性について調べた。結果を図15に示す。
ここでは、洗浄時のウエハ回転数は2000rpm、洗
浄水ノズルのスキャンスピード10mm/sec、ノズ
ルのスキャン回数を20回とし、周波数を振って測定を
行なった。図より、洗浄水に乗せた周波数が800kH
zとなるところから、Al表面に付着した砥粒の除去効
果が現われ、周波数がMHzオーダーとなる領域では非
常に大きな洗浄効果があることが理解される。
【0030】一般に、数十kHzから400kHz程度
の低周波を使用する洗浄は液共振作用による液キャビテ
ーションにより基板表面に激しい衝撃波を与えることで
数μm〜数十μmの大きさの基板表面異物を除去する洗
浄であるが、この液キャビテーションによる衝撃が微細
パターンを損傷する問題があり、4メガDRAM以降の
半導体プロセスでは使用されなくなっている。本発明者
の検討においても、80kHzと400kHzの洗浄で
はパターニングされたAlがはがれるという問題が生じ
た。一方、800kHz以上の高周波ではパターンの損
傷は認められなかった。
【0031】以上の洗浄効果と、パターン損傷を考慮す
るとAl表面に付着した砥粒の洗浄には、800kHz
以上の高周波を用いることが有効である。そして、より
好ましくは1MHz〜3MHzの範囲とするのが良いこ
とがわかる。
【0032】次いで、周波数を1.5MHz、ウエハ回
転数を2000rpmとし、ノズルのスキャンスピード
を10mm/sec、ノズルのスキャン回数を20回と
して、Al表面を洗浄した。その結果、Al表面の砥粒
は30個/μm2 以下まで除去することができた。図1
2に上記条件で洗浄したAl表面のSEM写真を示す。
20′はAl表面、21′は砥粒である。また0.3μ
m以上の異物は6インチウエハ上で数十個程度まで除去
することができた。図13に日立製異物検査装置IS-327
0 による0.3μm以上の異物測定結果を示す。なお、
上記メガソニック洗浄の際、ウエハ裏面は純水シャワー
により、常時ウエット(wet)状態に保たれる。
【0033】次いで、メガソニック洗浄を行ったAl表
面をペンシル型PVAスポンジで、ウエハ裏面をロール
型PVAスポンジで、同時にブラシスクラブ洗浄した。
洗浄条件は、Al表面はペンシル型PVAスポンジの押
し付け量を1mm、スポンジの回転数60rpm、ウエ
ハ回転数100rpm、ペンシル型PVAスポンジスキ
ャンスピード10mm/sec、スキャン回数3回と
し、ウエハ裏面は、ロール型PVAスポンジ押し付け量
1mm、ロールスポンジ回転数100rpm、洗浄時間
60秒とした。さらに、スクラブ洗浄後再度メガソニッ
ク洗浄を行った。洗浄条件は、ノズルのスキャン回数が
3回である以外は、全て前記メガソニック洗浄条件と同
じである。その後、ウエハ回転数2300rpmで30
秒間スピン乾燥を行った。以上の洗浄を行った結果のA
l表面のSEM写真を図14に示す。20″はAl表面
である。砥粒、異物がきれいに除去されているのがわか
る。
【0034】次に図6に示すように、続いて第2層p−
SiN8′、第2層p−SiO9′を積層成膜後、図3
〜図5までに説明したデュアルダマシンと同様の方法で
第2層埋め込み配線13′を形成した。同じ手法で図7
に示すように第3層の埋め込み配線13″を形成した。
同様のデュアルダマシンで、更に第4層以降の埋め込み
配線が形成できるのはいうまでもない。また、各層の埋
め込み配線の材料は、Ag,Au,Pt,Cr,Cu等
の高導電性材料を用いることも可能である。
【0035】本実施形態では、デュアルダマシンプロセ
スのメタルCMP後の洗浄において、埋め込み配線が形
成され、メタルが露出しているウエハ表面は、研磨終了
後先ず超音波洗浄され、続いてPVAスポンジあるいは
モヘヤブラシによるスクラブ洗浄を行い、更にメガソニ
ック(超音波)洗浄後スピン乾燥を行なった。しかし、
本発明のポイントは、物理的洗浄に先だって、超音波洗
浄を行なうことにあり、発明はここに示した形態に限定
されるものではない。
【0036】上記スクラブ洗浄は、異なる複数の洗浄ユ
ニットで複数回洗浄すると、洗浄効果は更に向上する。
以上の洗浄シーケンスを採用することにより、配線材料
表面にスクラッチの発生なく、ウエハ全面にわたり、極
めて清浄度の高い洗浄が実現され、信頼性の高い半導体
装置が歩留り良く提供できる。
【0037】〔第2実施形態〕反射型液晶表示装置のア
クティブマトリクス基板の製造プロセスに本発明を適用
した例について図16〜図25を用いて説明する。
【0038】図16において、1はp型半導体基板、2
はn型ウエル、3は高濃度p+ 型ソース電極、4は高濃
度p+ 型ドレイン電極、5はゲート電極である。ソース
電極3とドレイン電極4の周囲には、トランジスタの耐
圧を向上するための低濃度p - 型電界緩和領域3′,
4′が設けられている。ちなみにこの電界緩和領域
3′,4′のオフセット量は0.5〜2.0μmが好適
である。6は素子分離のための選択酸化領域である。
【0039】次に図17に示すように、NSG(ノンド
ープガラス)7をCVDもしくはTEOSで成膜後、こ
のNSG7をCMPにより研磨平坦化を行う。ここでの
NSG7のCMPには、層間絶縁膜のCMPに通常用い
られるIC-1000 等の発泡体クロスと、不織布タイプのク
ロスを積層した研磨クロスと、ヒュームドシリカもしく
はコロイダルシリカを用いたSC-1等のシリカ系のスラリ
ーを用いるのが良い。次にp−SiN(プラズマシリコ
ン窒化膜)8を成膜し、続いて、p−SiO(プラズマ
シリコン酸化膜)9を成膜する。p−SiN8はp−S
iO9をパターニングする際のエッチングストッパーと
して利用するので、500Å以上の厚さとし、p−Si
O9の厚さは、Al配線の厚さを決めるので、デバイス
として必要なAl配線の厚さ以上の膜厚が必要となる。
【0040】次いで図18に示すように、p−SiO9
をレジストパターニングとドライエッチングでAlの配
線パターン10をパターニングする。ここで用いるドラ
イエッチングの条件は、エッチングガスをCF4 /CH
3 =50ccm/10ccmとし、総圧力を1000
mtorr、パワーを750Wとした。この際のp−S
iN8との選択比はp−SiOエッチレート/p−Si
Nエッチレート=2.2であった。続いて、コンタクト
パターン11を、レジストパターニングとドライエッチ
ングで行う。ここで、コンタクトエッチの対象となる層
間膜は、p−SiN8とNSG7の異なる膜の積層とな
っているため、ドライエッチングは2段階のエッチング
を行い、p−SiN8をエッチングする第1段階のエッ
チング条件は、CF4 /CHF3 =100ccm/20
ccm、総圧力1700mtorr、パワー750Wで
あり、NSG7とゲート酸化膜をエッチングする第2段
階のエッチング条件は、CF4 /CHF3 =50ccm
/10ccm、総圧力1000mtorr、パワー75
0Wでエッチングを行った。
【0041】次いで図19に示すように、続いて配線材
料12を成膜する。
【0042】次にメタルCMPにより配線材料12を研
磨平坦化し、配線パターン10とコンタクトホール11
にのみに配線材料を残し、埋め込み配線13を形成する
(図20)。以上に説明した埋め込み配線13の形成方
法は、第1実施形態と同様である。
【0043】CMPによる研磨を行なった後、図21に
示すように、p−SiO30を成膜し、次に遮光層31
を成膜する。遮光層31の材料として、Ti,Mo,A
l,W,Ag,Pt,Cr等のメタル材料を用いるのが
有効であり、ここではTiを2000Å成膜した。遮光
層31をパターニングする。
【0044】次いで図22に示すように、p−SiO3
3を1000Å以上成膜し、遮光層31をエッチングス
トッパーとして、p−SiO33をパターニングし、続
いて、容量膜34を成膜する。容量膜34の材料とし
て、p−SiN,Ta2 5 等の高誘電性材料が有効で
あり、ここではp−SiNを4000Å成膜した。
【0045】次に図23に示すように、容量膜34とp
−SiO30をパターニングし、反射電極材料35をp
−SiO33の膜厚よりも厚く成膜する。反射電極の材
料として、Al,Ag,Pt,Cr等の可視光領域にお
ける反射率の高い導電性材料が適している。ここではA
lを用いた。
【0046】次に図24に示すように、反射電極材料3
5をCMPにより研磨平坦化する。研磨量として、p−
SiO33がウエハ表面に露出するまで研磨する。ここ
ではAlのメタルCMPにより反射電極36を形成し
た。AlのメタルCMPおよび研磨後の洗浄の条件は、
前記埋め込み配線13形成時の条件に準ずる。
【0047】次に図25に示すように、反射増加膜37
を成膜する。材料としてはZnS,TiO2 等の高屈折
率の誘電体を、表示装置として利用する光の波長の1/
4の厚さに成膜する。また、p−SiO/p−SiN/
TiO2 のように、屈折率の小さい順にそれぞれ上記光
の波長の1/4の厚さずつ積層するとより効果的であ
る。
【0048】本実施形態の特徴は、反射電極36をデュ
アルダマシンで形成する際、メタルCMP後の洗浄にお
いて、ウエハ表面は研磨終了後先ずメガソニック洗浄さ
れ、続いて物理的洗浄を行なう点である。このような洗
浄シーケンスを採用することにより、スクラッチがな
く、表面のきれいな反射電極36が実現され、高輝度、
高精細な反射型液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による半導体装置の製造方法の第1実施
形態の説明図である。
【図2】本発明による半導体装置の製造方法の第1実施
形態の説明図である。
【図3】本発明による半導体装置の製造方法の第1実施
形態の説明図である。
【図4】本発明による半導体装置の製造方法の第1実施
形態の説明図である。
【図5】本発明による半導体装置の製造方法の第1実施
形態の説明図である。
【図6】本発明による半導体装置の製造方法の第1実施
形態の説明図である。
【図7】本発明による半導体装置の製造方法の第1実施
形態の説明図である。
【図8】メタルCMP後のAl表面のSEM写真であ
る。
【図9】図8の拡大写真である。
【図10】Al表面のスクラッチの光学顕微鏡写真であ
る。
【図11】メガソニック洗浄効果のウエハ回転数依存実
験結果を示す図である。
【図12】メガソニック洗浄後のAl表面SEM写真で
ある。
【図13】メガソニック洗浄後の0.3μm以上の異物
の測定結果である。
【図14】第1実施形態による洗浄後のAl表面のSE
M写真である。
【図15】超音波を印加した洗浄液の洗浄力の周波数依
存性を示すグラフである。
【図16】本発明による反射型液晶表示装置の製造方法
の説明図である。
【図17】本発明による反射型液晶表示装置の製造方法
の説明図である。
【図18】本発明による反射型液晶表示装置の製造方法
の説明図である。
【図19】本発明による反射型液晶表示装置の製造方法
の説明図である。
【図20】本発明による反射型液晶表示装置の製造方法
の説明図である。
【図21】本発明による反射型液晶表示装置の製造方法
の説明図である。
【図22】本発明による反射型液晶表示装置の製造方法
の説明図である。
【図23】本発明による反射型液晶表示装置の製造方法
の説明図である。
【図24】本発明による反射型液晶表示装置の製造方法
の説明図である。
【図25】本発明による反射型液晶表示装置の製造方法
の説明図である。
【図26】従来例による半導体装置の製造方法の説明図
である。
【図27】従来例による半導体装置の製造方法の説明図
である。
【図28】従来例による半導体装置の製造方法の説明図
である。
【図29】従来例による半導体装置の製造方法の説明図
である。
【図30】従来例による半導体装置の製造方法の説明図
である。
【図31】従来例による半導体装置の製造方法の説明図
である。
【図32】従来例による半導体装置の製造方法の説明図
である。
【図33】洗浄装置の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
1 p型半導体基板 2 n型ウエル 3 ソース電極 4 ドレイン電極 5 ゲート電極 6 選択酸化領域 7 NSG 8 p−SiN 9 p−SiO 10 配線パターン 11 コンタクトパターン 12 配線材料 13 埋め込み配線 8′,8″ p−SiN 9′,9″ p−SiO 13′,13″ 埋め込み配線 3′,4′ 電界緩和領域 20 Al表面 21 砥粒 22 スクラッチ 20′,20″ Al表面 21′ 砥粒 30 p−SiO 31 遮光膜 33 p−SiO 34 容量膜 35 反射電極材料 36 反射電極 37 反射増加膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/304 B08B 3/12

Claims (20)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体装置の製造方法において、 スイッチング素子が形成された基体上に絶縁膜を形成す
    る工程、 前記絶縁膜の一部をエッチング除去して、配線パターン
    及びコンタクトホールとなる凹状の絶縁膜除去部を形成
    する工程、 前記絶縁膜の上と前記絶縁膜除去部内に導電性の金属材
    料を成膜する工程、 前記金属材料を研磨し、前記絶縁膜の上に成膜された前
    記金属材料を除去する工程、 前記研磨により露出した前記絶縁膜の上面と前記金属材
    料の上面とを含む前記基体の表面を洗浄する洗浄工程、 を含み、 前記洗浄工程が、前記基体の表面を、800kHz以上
    の周波数域の超音波を印加した洗浄液による超音波洗浄
    により洗浄し、その後、スクラブ洗浄又は高圧ジェット
    洗浄により洗浄する工程であることを特徴とする半導体
    装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記研磨は、スラリーとパッドを用いた
    ケミカルメカニカルポリッシングである請求項1に記載
    の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記周波数域は、1MHz〜3MHzで
    ある請求項に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記超音波洗浄は、前記基体の表面に沿
    って移動するノズルより前記洗浄液を噴出させて行なう
    請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記超音波洗浄は、前記基体を、150
    0〜2500rpmで回転させて行なう請求項1又は4
    に記載の半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記スクラブ洗浄は、モヘアブラシある
    いはPVAスポンジを使用してなされる請求項1に記載
    の半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記スクラブ洗浄又は前記高圧ジェット
    洗浄の後に、再度超音波洗浄を行なう請求項1に記載の
    半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項8】 前記絶縁膜として、エッチングストッパ
    ーとなる膜を間に挟んだ積層膜を形成し、前記エッチン
    グストッパーとなる膜の上に前記配線パター ンとなる部
    分を形成し、前記エッチングストッパーとなる膜とその
    下の膜に前記コンタクトホールとなる部分を形成するこ
    とにより前記絶縁膜除去部を形成する請求項1に記載の
    半導体装置の製造方法。
  9. 【請求項9】 前記エッチングストッパーとなる膜の下
    の膜の表面を研磨して平坦化しておく請求項8に記載の
    半導体装置の製造方法。
  10. 【請求項10】 前記絶縁膜を形成する工程と、前記絶
    縁膜除去部を形成する工程と、前記金属材料を成膜する
    工程と、前記金属材料を除去する工程と、を含む一連の
    工程を複数回くり返し行なうことにより多層配線を形成
    する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
  11. 【請求項11】 反射面を有する、反射型表示装置用の
    半導体装置の製造方法において、 スイッチング素子が形成された基体上に絶縁膜を形成す
    る工程、 前記絶縁膜に前記反射面を形成するための凹状の絶縁膜
    除去部を形成する工程、 前記絶縁膜の上と前記絶縁膜除去部内に導電性の金属材
    料を成膜する工程、 前記金属材料を研磨し、前記絶縁膜の上に成膜された前
    記金属材料を除去して前記反射面を形成する工程、 前記研磨により露出した前記絶縁膜の上面と前記反射面
    とを含む前記基体の表面を洗浄する洗浄工程、 を含み、 前記洗浄工程が、前記基体の表面を、800kHz以上
    の周波数域の超音波を印加した洗浄液による超音波洗浄
    により洗浄し、その後、スクラブ洗浄又は高圧ジェット
    洗浄により洗浄する工程であることを特徴とする半導体
    装置の製造方法。
  12. 【請求項12】 前記研磨は、スラリーとパッドを用い
    たケミカルメカニカルポリッシングである請求項11に
    記載の半導体装置の製造方法。
  13. 【請求項13】 前記周波数域は、1MHz〜3MHz
    である請求項11に記載の半導体装置の製造方法。
  14. 【請求項14】 前記超音波洗浄は、前記基体の表面に
    沿って移動するノズ ルより前記洗浄液を噴出させて行な
    う請求項11に記載の半導体装置の製造方法。
  15. 【請求項15】 前記超音波洗浄は、前記基体を、15
    00〜2500rpmで回転させて行なう請求項11又
    は14に記載の半導体装置の製造方法。
  16. 【請求項16】 前記スクラブ洗浄は、モヘアブラシあ
    るいはPVAスポンジを使用してなされる請求項11に
    記載の半導体装置の製造方法。
  17. 【請求項17】 前記スクラブ洗浄又は前記高圧ジェッ
    ト洗浄の後に、再度超音波洗浄を行なう請求項11に記
    載の半導体装置の製造方法。
  18. 【請求項18】 エッチングストッパーとなる膜を間に
    挟んだ積層膜を形成し、前記エッチングストッパーとな
    る膜の上に配線パターンとなる部分を形成し、前記エッ
    チングストッパーとなる膜とその下の膜にコンタクトホ
    ールとなる部分を形成することにより前記絶縁膜除去部
    を形成し、前記積層膜の上と前記絶縁膜除去部内に導電
    性の金属材料を成膜し、前記金属材料を研磨し、前記積
    層膜の上に成膜された前記金属材料を除去する工程の
    後、前記絶縁膜を形成する請求項11に記載の半導体装
    置の製造方法。
  19. 【請求項19】 前記エッチングストッパーとなる膜の
    下の膜の表面を研磨して平坦化しておく請求項18に記
    載の半導体装置の製造方法。
  20. 【請求項20】 反射面を有する、反射型表示装置用の
    半導体装置の製造方法において、 スイッチング素子が形成された基体上に第1の絶縁膜を
    形成する工程、 前記第1の絶縁膜の一部をエッチング除去して、配線パ
    ターン及びコンタクトホールとなる凹状の第1の絶縁膜
    除去部を形成する工程、 前記第1の絶縁膜の上と前記第1の絶縁膜除去部内に導
    電性の金属材料を成膜する工程、 前記金属材料を研磨し、前記第1の絶縁膜の上に成膜さ
    れた前記金属材料を除去する工程、 前記研磨により露出した前記第1の絶縁膜の上面と前記
    金属材料の上面とを含む前記基体の表面を洗浄する洗浄
    工程、 前記第1の絶縁膜除去部内に形成された前記金属材料を
    覆う第2の絶縁膜を形 成する工程、 前記第2の絶縁膜に前記反射面を形成するための凹状の
    第2の絶縁膜除去部を形成する工程、 前記第2の絶縁膜の上と前記第2の絶縁膜除去部内に導
    電性の金属材料を成膜する工程、 前記金属材料を研磨し、前記第2の絶縁膜の上に成膜さ
    れた前記金属材料を除去して前記反射面を形成する工
    程、 前記研磨により露出した前記第2の絶縁膜の上面と前記
    反射面とを含む前記基体の表面を洗浄する洗浄工程、 を含み、 前記洗浄工程がいずれも、前記基体の表面を、800k
    Hz以上の周波数域の超音波を印加した洗浄液による超
    音波洗浄により洗浄し、その後、スクラブ洗浄又は高圧
    ジェット洗浄により洗浄する工程であることを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
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