JP3416320B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

Info

Publication number
JP3416320B2
JP3416320B2 JP05214795A JP5214795A JP3416320B2 JP 3416320 B2 JP3416320 B2 JP 3416320B2 JP 05214795 A JP05214795 A JP 05214795A JP 5214795 A JP5214795 A JP 5214795A JP 3416320 B2 JP3416320 B2 JP 3416320B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
oxide film
gate electrode
film
gate
gate oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP05214795A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH08250720A (ja
Inventor
昌樹 奥野
俊郎 中西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP05214795A priority Critical patent/JP3416320B2/ja
Publication of JPH08250720A publication Critical patent/JPH08250720A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3416320B2 publication Critical patent/JP3416320B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に係り、詳しくは、MOSデバイスの製造技術に適用す
ることができ、特に、レジスト残渣や金属不純物を除去
するための薬液によるウェット洗浄を行う際、ゲート電
極端からゲート電極下のゲート酸化膜中への薬液の成分
や水分の侵入を防ぐことができ、ゲート酸化膜の絶縁特
性の低下を抑えて信頼性を向上させることができる半導
体装置の製造方法に関する。
【0002】近年、MOSデバイスにおいては、ゲート
酸化膜中の水分が原因となるトラップが問題となってい
る。特に、層間絶縁膜から発生する水分がゲート酸化膜
に拡散してホットキャリア特性に影響を及ぼすことが知
られている。ところが、ゲート電極をパターニングした
後、ゲート電極パターニング用のレジストパターンをO
2 プラズマでアッシングして除去し、更にレジスト残渣
や金属不純物等を除去するためのウェット洗浄を行う時
に、ゲート端がウェット洗浄液に曝される。この時、侵
入される水分や薬液の成分は、ゲート端からゲート電極
下のゲート酸化膜中へ侵入してくると考えられる。
【0003】一方、MOSトランジスタにおけるホット
キャリア注入は、やはりゲート端で起こるため、この洗
浄液による影響は無視することができず、信頼性を低下
させる恐れがある。そこで、レジスト残渣や金属不純物
等を除去するための薬液によるウェット洗浄を行う時
に、ゲート端からゲート電極下のゲート酸化膜中への薬
液の成分や水分の侵入を抑えて、高信頼性のMOSデバ
イスを得ることができる半導体装置の製造方法が要求さ
れている。
【0004】
【従来の技術】図は従来の半導体装置の製造方法を示
す図である。図示例は、MOSトランジスタの製造方法
に適用する場合である。まず、Si基板101を熱酸化
してゲート酸化膜102を形成した後、CVD法等によ
りゲート酸化膜102上にポリシリコン膜103を形成
する。次いで、ポリシリコン膜103上にレジストを塗
布し、露光・現像等によりレジストをパターニングして
レジストパターン104を形成する(図(a))。
【0005】次に、レジストパターン104をマスクし
てRIE等によりポリシリコン膜103をドライエッチ
ングしてポリSiゲート電極103aを形成する(図5
(b))。この時、エッチングは、ゲート酸化膜102
に達した時点で止まるが、ポリシリコン膜103のエッ
チングを完全に行うために、ゲート酸化膜102も数オ
ングストロームエッチングされる。
【0006】次に、酸素プラズマ等でレジストパターン
104をアッシングして除去する(図5(c))。この
時、ウエハ表面にレジスト残渣やチャンバーを構成する
構成材料からの金属不純物が残る。そして、レジストパ
ターン104を除去した図5(c)の基板試料を硫酸/
過酸化水素等の薬液でウェット洗浄することにより、ウ
ェハ表面のレジスト残渣や金属不純物を除去する。そし
て、この後、ソース/ドレイン拡散層、層間絶縁膜、コ
ンタクトホール、配線及びカバー膜等を形成することに
より、MOSトランジスタを得ることができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の半導体
装置の製造方法では、レジストパターン104をO2
ラズマ等でアッシングして除去した後、レジスト残渣や
金属不純物を除去するために、ゲート酸化膜102を露
出させた状態で薬液でウェット洗浄していたため、図6
に示す如く、ゲート電極103a端からゲート電極10
3a下のゲート酸化膜102中に薬液の成分や水分が侵
入して、ゲート酸化膜102中でトラップを生じ、ホッ
トキャリアの劣化や絶縁破壊を引き起こす等、ゲート酸
化膜102の絶縁特性が低下して、信頼性が低下すると
いう問題があった。なお、図6において、111はフィ
ールド酸化膜であり、112はコンタクトホールであ
る。
【0008】そこで、本発明は、レジスト残渣や金属不
純物を除去するためのウェット洗浄を行う際、ゲート電
極端からゲート電極下のゲート酸化膜中への薬液の成分
や水分の侵入を防ぐことができ、ゲート酸化膜の絶縁特
性の低下を抑えて信頼性を向上させることができる半導
体装置の製造方法を提供することを目的としている。
【0009】
【0010】
【0011】
【課題を解決するための手段】 請求項記載の発明は、
シリコン基板上に絶縁膜及び導電性膜を形成する工程
と、次いで、該導電性膜をパターニングしてゲート電極
を形成する工程と、次いで、該シリコン基板をオゾン雰
囲気に曝すことにより、該ゲート電極表面に酸化膜を形
成するとともに、該シリコン基板表面のレジスト残渣を
除去する工程と、次いで、該シリコン基板を紫外線照射
下でハロゲンを含むガスに曝すことにより、該シリコン
基板表面の金属不純物を除去する工程とを含むことを特
徴とするものである。
【0012】求項記載の発明は、上記請求項1の
明において、前記シリコン基板をオゾン雰囲気で処理し
た後、窒化処理することを特徴とするものである。
【0013】
【0014】
【作用】 発明では、後述する実施図1に示す如
く、レジストパターン14をO2プラズマ等でアッシン
グして除去した後、ゲート酸化膜13とポリSiゲート
電極15を表面に露出した状態でオゾン雰囲気に曝すよ
うに構成したため、レジスト残渣等の有機物を除去する
ことができるとともに、ポリSiゲート電極15表面に
低温で緻密な極薄のシリコン酸化膜16を形成すること
ができる。しかも、この際、ポリシリコン膜をRIEで
エッチングしてゲート電極15を形成する時のオーバー
エッチングで削れたゲート電極15とフィールド酸化膜
12間のゲート酸化膜13の膜厚を回復することができ
る。
【0015】そして、ゲート電極15表面をシリコン酸
化膜16で保護した状態で紫外線照射下で塩素ガスに曝
すように構成したため、重金属不純物を効果的に除去す
ることができる。しかも、この際ポリSiゲート電極1
5表面を緻密な膜質のシリコン酸化膜16で保護してい
るため、紫外線照射下の塩素でエッチングされないよう
にすることができる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
【0017】
【0018】
【0019】
【0020】
【0021】
【0022】
【0023】
【0024】に、図1は本発明に係る実施例1の半導
体装置の製造方法を示す図である。図示例は、MOSト
ランジスタの製造方法に適用する場合である。
【0025】まず、LOCOS法によりP型CZ(10
0)ウエハのSi基板11を選択酸化して素子分離領域
となる膜厚250nm程度のフィールド酸化膜12を形
成し、フィールド酸化膜12間のSi基板11を膜厚5
nm程度犠牲酸化し剥離した後、更に1000℃程度で
Si基板11を熱酸化して膜厚6nm程度のゲート酸化
膜13を形成する。
【0026】次に、Si基板11を加熱して450℃程
度にし、CVD法等によりゲート酸化膜13上にポリシ
リコン膜を膜厚180nm程度堆積し、ポリシリコン膜
上にレジストを塗布した後、露光・現像等によりレジス
トをパターニングしてレジストパターン14を形成す
る。次いで、レジストパターン14をマスクとし、ポリ
シリコン膜をRIEによりドライエッチングしてゲート
電極15を形成する(図1(a))。
【0027】次に、レジストパターン14をO2 プラ
ズマ等でアッシングして除去した後、Si基板11を加
熱して400℃程度にし、Si基板11を酸素ベース5
%のオゾン雰囲気に10分程度曝すことにより、ポリS
iゲート電極15表面に膜厚の薄いシリコン酸化膜16
を形成するとともに、Si基板11表面のレジスト残渣
を除去する。この時、ドライエッチング時に膜減りした
ゲート電極15とフィールド酸化膜12間のゲート酸化
膜13の膜厚が回復する(図(b))。なお、オゾン
発生法には、高圧放電法、紫外線照射法及び電気分解法
等が挙げられる。
【0028】次に、Si基板11を紫外線照射下でハロ
ゲンを含むガス例えばHCl、Cl 2 、F2 等に曝すこ
とにより、Si基板11表面の金属不純物を除去する。
この時、ゲート電極15は緻密な膜質のシリコン酸化膜
16で保護されているため、塩素ラジカルでエッチング
されることはない。この後、ソース/ドレイン拡散層、
層間絶縁膜、コンタクトホール、配線及びカバー膜等を
形成することにより、MOSトランジスタを得ることが
できる。
【0029】このように、本実施例では、レジストパタ
ーン14をO2 プラズマ等でアッシングして除去した
後、ポリSiゲート電極15とゲート酸化膜13を表面
に露出した状態でオゾン雰囲気に曝すように構成したた
め、ウェハ表面のレジスト残渣等の有機物を除去するこ
とができるとともに、ポリSiゲート電極15表面に低
温で緻密な極薄のシリコン酸化膜16を形成することが
できる。しかも、この際、ポリシリコン膜をRIEでエ
ッチングしてゲート電極15を形成する時のオーバーエ
ッチングで削れたゲート電極15とフィールド酸化膜1
2間のゲート酸化膜13の膜厚を回復することができ
る。
【0030】そして、ゲート電極15表面をシリコン酸
化膜16で保護した状態で紫外線照射下で塩素ガスに曝
すように構成したため、ウェハ表面の重金属不純物を効
果的に除去することができる。しかも、この際、ポリS
iゲート電極15表面を緻密な膜質のシリコン酸化膜1
6で保護しているため、紫外線照射下の塩素でエッチン
グされないようにすることができる。
【0031】従って、ゲート酸化膜13への水分の混入
を抑制することができるため、膜中のトラップを低減し
てゲート酸化膜の信頼性を向上させることができる。次
に、以上の実施例で形成した試料と比較例(従来)の
硫酸過酸化水素水で処理した試料を比較した。ゲートエ
ッジを62.5mmとし、面積を6.25×10−4c
m2 としたゲート電極に対して1C/cm2 のスト
レスを加えた時のVfbシフトは、比較例では、−0.
325Vと大きくて膜中でトラップが多いのに対し、本
発明では、−0.31Vと小さく、膜中でトラップが少
ないことが判った。図に示すI―V特性から、本発明
は、比較例と較べて低電界でのリークが低減され、トラ
ップが低減していたことが判った。
【0032】また、図より、5mA/cm2 のスト
レスを加えた時のゲート電圧の変化から、本発明のシフ
ト量は、硫酸過酸化水素水処理を10分、20分と行っ
た比較例と比較して、ほぼ半分になることが判った。こ
れから、本発明では、比較例よりもゲート酸化膜中の正
孔トラップが減少したことが判る。また、図にTDD
B特性(経時絶縁破壊特性)を示す。縦軸は絶縁破壊頻
度(%)で、横軸は絶縁破壊電荷(Qbd)である。この
図に示すように、本発明は比較例と比べて絶縁破壊電荷
が延びることが判った。
【0033】なお、上記実施例では、Si基板11を
オゾン雰囲気で処理した後、紫外線照射下で塩素ガスで
処理する場合を説明したが、本発明においては、Si基
板11をオゾン雰囲気で処理した後、紫外線照射下で塩
素ガスで処理する前に一酸化窒素ガス、亜酸化窒素ガ
ス、アンモニアガス等で窒化処理を行うように構成して
もよい。この場合、ゲート電極15を覆っているシリコ
ン酸化膜16及びゲート酸化膜13の表面を窒化し、シ
リコン酸化膜16及びゲート酸化膜13表面にSiON
膜を形成することにより、雰囲気からの膜中への水分の
侵入を効率良く抑えることができる。
【0034】上記実施は、ゲート酸化膜13をSiO
2 で構成する場合について説明したが、本発明はこれ
のみに限定されるものではなく、ゲート酸化膜13を、
SiON膜、SiN膜、TaO膜等で構成してもよい。
また、ゲート電極としては、ポリシリコンの他にも、ア
モルファスシリコン、ポリサイド等にも適用することが
できる。
【0035】
【発明の効果】本発明によれば、シリコン/絶縁膜/ゲ
ート電極ポリシリコン系のMOS構造において、ゲート
電極ポリシリコンのパターニングを行う際、ゲート電極
端からゲート電極下のゲート酸化膜中への薬液の成分や
水分の侵入を防ぐことができ、ゲート酸化膜の絶縁特性
の低下を抑えて信頼性を向上させることができるという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る実施例2の半導体装置の製造方法
を示す図である。
【図2】 本発明と比較例におけるI−V特性を示す図で
ある。
【図3】 本発明と比較例におけるVt特性を示す図であ
る。
【図4】 本発明と比較例におけるTDDB特性を示す図
である。
【図5】 従来の半導体装置の製造方法を示す図である。
【図6】 ゲート電極端から水分等が侵入する様子を示す
図である。
【符号の説明】 1 Si基板 12 フィールド酸化膜 13 ゲート酸化膜 14 レジストパターン 15 ゲート電極 16 シリコン酸化
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−52476(JP,A) 特開 昭61−168244(JP,A) 特開 平7−30113(JP,A) 特開 平6−326302(JP,A) 特開 平6−310459(JP,A) 特開 平6−151387(JP,A) 特開 平3−265137(JP,A) 特開 平1−225123(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/78 H01L 21/336 H01L 21/28 H01L 21/304

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シリコン基板上に絶縁膜及び導電性膜を形
    成する工程と、 次いで、該導電性膜をパターニングしてゲート電極を形
    成する工程と、 次いで、該シリコン基板をオゾン雰囲気に曝すことによ
    り、該ゲート電極表面に酸化膜を形成するとともに、該
    シリコン基板表面のレジスト残渣を除去する工程と、 次いで、該シリコン基板を紫外線照射下でハロゲンを含
    むガスに曝すことにより、該シリコン基板表面の金属不
    純物を除去する工程とを含むことを特徴とする半導体装
    置の製造方法。
  2. 【請求項2】前記シリコン基板をオゾン雰囲気で処理し
    た後、窒化処理することを特徴とする請求項1に記載の
    半導体装置の製造方法。
JP05214795A 1995-03-13 1995-03-13 半導体装置の製造方法 Expired - Fee Related JP3416320B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP05214795A JP3416320B2 (ja) 1995-03-13 1995-03-13 半導体装置の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP05214795A JP3416320B2 (ja) 1995-03-13 1995-03-13 半導体装置の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08250720A JPH08250720A (ja) 1996-09-27
JP3416320B2 true JP3416320B2 (ja) 2003-06-16

Family

ID=12906771

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP05214795A Expired - Fee Related JP3416320B2 (ja) 1995-03-13 1995-03-13 半導体装置の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3416320B2 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3426494B2 (ja) 1998-04-02 2003-07-14 沖電気工業株式会社 半導体装置の製造方法
JP3875455B2 (ja) 1999-04-28 2007-01-31 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
JP4813737B2 (ja) * 2000-04-17 2011-11-09 マットソン テクノロジー インコーポレイテッド 窒化ケイ素フィルムを形成するための超薄オキシニトリドのuv前処理法
JP2009295621A (ja) * 2008-06-02 2009-12-17 Panasonic Corp 半導体装置及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH08250720A (ja) 1996-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6597046B1 (en) Integrated circuit with multiple gate dielectric structures
US7256137B2 (en) Method of forming contact plug on silicide structure
US6261934B1 (en) Dry etch process for small-geometry metal gates over thin gate dielectric
US6331492B2 (en) Nitridation for split gate multiple voltage devices
US6140024A (en) Remote plasma nitridation for contact etch stop
US5164331A (en) Method of forming and etching titanium-tungsten interconnects
US5702869A (en) Soft ashing method for removing fluorinated photoresists layers from semiconductor substrates
US6261973B1 (en) Remote plasma nitridation to allow selectively etching of oxide
US6613681B1 (en) Method of removing etch residues
JP4409028B2 (ja) 半導体デバイス形成方法
KR100769415B1 (ko) 반도체장치의 제조방법
US6586293B1 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
KR100426486B1 (ko) 플래시 메모리 셀의 제조 방법
US6498106B1 (en) Prevention of defects formed in photoresist during wet etching
US6225202B1 (en) Selective etching of unreacted nickel after salicidation
KR100616498B1 (ko) 폴리/텅스텐 게이트 전극을 갖는 반도체 소자의 제조방법
JP3416320B2 (ja) 半導体装置の製造方法
US7125809B1 (en) Method and material for removing etch residue from high aspect ratio contact surfaces
KR20070018223A (ko) 반도체 소자의 제조방법
US6569784B1 (en) Material of photoresist protect oxide
US5998302A (en) Method of manufacturing semiconductor device
JP2002289554A (ja) 半導体装置及びその製造方法
KR20030079806A (ko) 적층형 게이트 전극을 갖는 반도체 장치의 제조 방법
US20070178657A1 (en) Method of manufacturing a semiconductor device
JP3821725B2 (ja) スルーホールの形成方法及び半導体装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20030325

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees