JPH01132126A - 集積回路製作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本主肌立立■ 本発明は、集積回路および半導体材料の！Ｒ造に使用さ
れる新規な方法、さらに詳しくはより高い歩留りを提供
することを意図した新規なコンディショニング方法に関
する。

圭光亙■宜塁 ＶＬＳ　１回路のような集積回路の製造においては、材
料および製作されるべき回路は汚染されていないことが
必須である。シリコンウェーへの製造および回路の製作
に必要な多数の工程は、存念な注意と操作が使用されな
い限り汚染を不可避とする。

シリコンウェーハの製造技術においては、シリコン結晶
が最初に成長される。この結晶は仕様書に従って採取さ
れ、円筒形に磨かれる。円筒は薄いスライス（すなわち
ウェーハ）にスライスされ、スライスの厚みは円筒の直
径に依存する。スライスは次に平坦に研磨され、エッチ
研磨および輪郭され、次に最初に洗浄される。それらは
次に平滑にするためそして損傷を除去するためエッチさ
れ、再び洗浄され、研磨され、そして次にエッチされ、
洗浄される。後の洗浄操作においては過酸化水素水溶液
が薄い酸化物コーティング（例えば約２５ないし３０オ
ングストローム）を形成するために使用され、そして物
品は純水溶液で洗浄される。

その後ウェーハは無菌態様で包装され、回路製作のため
に出荷される。

回路製作はシリコーンウェーハの上に薄いフィルム材料
が重層される多数の工程を必要とする複雑な操作である
。製作操作の間、シリコーンウェーへの裸の部分が露出
される。これらの裸の区域は回路の重要な機能部分とな
り、もし裸のシリコンがどんな態様でも汚染されれば、
回路がテストされるまで検出できない後での回路故障と
なり得る。例えば、裸のシリコンと後からのその上の酸
化ケイ素層の間に重要な界面があるばかりでなく、酸化
ケイ素のポリシリコンコーティングの間、ポリシリコン
コーティングとケイ化物または金属コーティングとの間
−１および多数の他の界面にも重要な界面がある。裸の
シリコンおよび界面は汚染されていないことが重要であ
る。

ある種の汚染は他の汚染よりも回路エレメントの機能に
一部ネガティブの効果を有する。一般に、衝撃は平板印
刷阻害性か、または化学的汚染性のどちらかに区別する
ことができる。最小造作寸法の約１０ないし３０％でそ
して光学的に不透明な粒子は、それらは平版複製操作を
著しく変えるので、回路エレメントの機能性性能を著し
く変えることがある。もっと小さい粒子さえも、もしそ
れらが前表面近くのシリコンまたはシリコンウェーへの
上に沈着しようとするフィルム組成物を化学的に変化さ
せるならば、歩留りを減らす。最大の問題はゲートエレ
メントのために使用される酸化物またはゲートプレート
または接点として使用されるポリシリコン沈着の品質の
劣化を含む。これらの汚染問題は直ちに機能故障および
グイ歩留り損失を引き起こさないとしても、ダイか顧客
へ出荷された後酸化物もしくは接点信頼性問題として顕
在化し得る。

典型的には、裸シリコンの洗浄およびデバイス製作中材
料界面の洗浄を含む、回路製作中ウェーハを洗浄するた
めに脱イオン水が使用される。

シリコンウェーハおよび全体の集積回路プロセスは酸化
物許容性である。それ数本発明の一目的は、集積回路の
製作中、シリコンウェーハが裸のシリコンの上にできる
だけきれいな酸化物層を持ち、そして適用される次の層
に対し最も受容性であるｉｌｌに、シリコンウェーハを
コンディショニングすることである。

本発明の他の目的は、界面においての問題を最小化し、
そしてより高い歩留りを産むため、ウェーハが重要な界
面の間コンディショニングされる集積回路の製作方法を
提供することである。

本発明の他の目的は説明が進行するにつれて明らかにな
るであろう。

本光皿夏員！ 我々は、ウェーハ上に集積回路を製作するにあたり、シ
リコンの裸の表面および回路製作の種々の界面の間を清
浄化するため、ウェーハをオゾンを少なくとも０．０１
　ｐｐｍ含有する純水で洗浄することによってコンディ
ショニングすることが有益であることを発見した。我々
は、そのようなコンディショニングは有機物の付着を最
小化することによって汚染を最小化し、そしてバクテリ
ア粒子を含む粒子の付着を最小化することを発見した。

本発明によれば、半導体ウェーハ上に薄いフィルム材料
の多数のパターン化された層を有する集積回路の製作方
法であって、該半導体ウェーハ表面を覆う材料層を形成
する工程と、該材料層の上にフォトレジスト層を形成す
る工程と、該フォトレジストをその特性を変えるように
露光する工程と、該フォトレジストの一部を前記材料の
カバーされない部分を形成するように除去する工程と、
該材料のカバーされない部分を除去する工程と、その後
該物品をオゾンを少なくとも０．０１ｐｐｍ含有する純
水溶液で洗浄することによってコンディショニングする
工程を含む前記方法が提供される。

例証具体例においては、フォトレジストの一部を除去す
る工程とそして前記材料のカバーされない部分を除去す
る工程との間で、物品はオゾンを少なくとも０．０１ｐ
ｐｍ含有する純水溶液でコンディショニングされる。

例証具体例においては、純水溶液は好ましくは０．０２
ないし０．０９　ｐｐｍのオゾンを含有する。半導体ウ
ェーハ材料はシリコンであるが、本方法はガリウムヒ素
上に集積回路を製作する場合にも通用することができる
。

本発明のさらに詳細な説明は以下の説明および特許請求
の範囲に提供され、そして添付図面に図示されている。

ｍＪｆＪ９ＪＩシロ先肌 第１図は、シリコンウェーハ上に集積回路を製作するた
めのオゾン化水を提供するために用いる、本発明に従っ
て構成した水処理方法のブロック図である。

第２Ａないし２Ｎ図は、回路製作中のシリコンウェーハ
の概略断面図である。

一旦　　の−　な−■ 本発明によれば、回路製作中、シリコンの裸の表面およ
び回路製作の種々の界面の間を清浄化するため、オゾン
化および脱イオンされた純水がウェーハをコンディショ
ニングするために使用される。第１図はオゾン化脱イオ
ン純水を提供するためのシステムを図示する。第１図を
参照すると、原水は前処理段階１０において各媒体フィ
ルタ′−および薬剤注入を使用して前処理され、そして
ポンプ１２を介して逆浸透モジュール１４へ送られ、そ
こから必要であれば脱気装置１６によって脱気され、再
加圧ポンプ１８によってカチオン、アニオンおよび混床
からなる、または混床のみよりなる脱ミネラル段階２０
へ送られる。

逆浸透モジュール１４．脱気段階１６．再加圧ポンプ１
８．そしてカチオン、アニオンおよび混床よりなるまた
は混床単独よりなる脱ミネラル段階２０の代わりに、ピ
ットナー米国特許第４，５７４゜０４９号に開示されて
いるようなダブルパス逆浸透システムを使用することが
できる。

脱ミネラル水は脱イオン水貯蔵タンク２２へ送られ、ポ
ンプ２４によって再加圧され、混床（典型的にはカチオ
ンおよびアニオン樹脂の混合物よりなる）ポリッシング
脱イオン交換ボトル２６へ供給される。混床２６からの
脱イオン水は後フィルタ２６により口過され、次にバク
テリア制御のため紫外線ランプ３０を通り、そしてサブ
ミクロンフィルタ３２を通って処理される。後フィルタ
は樹脂トラップとして使用される。脱イオンされた純水
は導管３４を経由して静的ガス注入器３６へ供給される
。

脱イオン純水は以下のようにオゾン化される。

純粋酸素ガスは、約１０ｐｓｉで酸素プラスオゾンを製
造する慣用のオゾン発生器３８を通って供給される。約
１０ｐｓｉの酸素およびオゾンはコンプレッサ４０へ供
給され、そこでガスは８５ｐｓｉへ圧縮され、そして静
的ガス注入器３６へ供給される。圧縮された酸素および
オゾンは静的ガス注入器３６において純水と混合してオ
ゾン化水をつくり、そして導管４２上へオゾン化水を提
供する。

オゾン化水ラインから気泡を除去するためブリードライ
ン４４が設けられる。

導管４２中の脱イオンされ、オソン化された純水はＰＶ
ＤＦ配管を経由して回路製作区域へ供給される。オゾン
濃度をモニターするため熔解オゾンメータ４３が設けら
れる。我々は、脱イオン純水中のオゾン濃度は、回路製
作中ウェーハを適切にコンディショニングし、そしてシ
ステムのハードウェアへの有意な損傷を防止するために
は、０゜０１ないし０．１　ｐｐｍの間が好ましいこと
を発見した。

脱イオンされ、オゾン化された純水は再循環されるが、
しかし該水を脱イオン水貯蔵タン、り２２へ返還する前
にオゾンを除去しなければならない。

この目的のため、オゾン化水は再循環のためオゾンを除
去するための紫外線ランプ４８を通って処理される。オ
ゾンを除去した脱イオンされた純水は導管５０により圧
力調節器５２を通って脱イオン水貯蔵タンク２２へ供給
される。

第２Ａないし２Ｎ図は、きれいなシリコンウェーハを受
は取った後の集積回路製造の一部を図示する。第２Ａ図
はウェーハ製造者から納品されたときのシリコーンウェ
ーハを図示し、シリコンウェーハ６０は化学的に成長さ
れた、または前の過酸化水素処理からの酸化物６２で被
覆されており、該酸化物は典型的には２０ないし３０オ
ングストロームの厚みを持っている。しばしば回路製作
者はシリコンを再清浄化するためこの酸化物を除去する
であろう。山男、第２Ａ図の酸化物層化シリコンは炉に
入れられ、それは１００ないし４００オングストローム
の厚みを有する熱成長させた酸化物（第２Ｂ図）を形成
するように酸化される。

その後窒化シリコンオーバーレーヤー６６（第２Ｃ図）
が炉で形成され、そしてフォトレジスト屓６８が窒化シ
リコン層６６の上に形成される。

フォトレジスト６８は窒化シリコンのカバーされない部
分を残すように照射され、そしてエッチされる（第２Ｅ
図を見よ）。第２Ｅ図の物品は次にオゾン０．０１ない
し０．１　ｐｐｍ、好ましくは０．０２ないし０．０９
ｐｐｍを含有する脱イオン純水でそれを洗浄することに
よってコンディショニングされる。

そのような洗浄の後、もはやフォトレジスト６８でカバ
ーされていない窒化シリコン６６の一部は第２Ｆ図に図
示する物品を得るようにエッチされ、フォトレジストが
除去され、酸化物６４の一部が露出する。この物品はそ
れをオゾン化水で洗浄することによって再コンディショ
ニングされる。

その後物品は窒化物が除去された部分に成長する約２０
００オングストローム厚みの厚い酸化物フィルム７０を
形成するため炉に入れられる。これは第２Ｇ図に図示さ
れている。その後物品はオゾン化水で洗浄することによ
ってコンディショニングされ、そして窒化シリコンが除
去される（第２Ｈ図を見よ）。物品はオゾン化水で再洗
浄され、その後フォトレジスト６８が加えられ（第２［
図）、照射され、その後エッチされる。第２Ｊ図に示す
ように、これは酸化物の裸の部分を残し、そして物品は
オゾン化水で洗浄することによって再度リンスされる。

第２に図に示すように、フォトレジストが除去され、酸
化物がシリコン表面の種々の区域において裸のシリコン
へエッチされる。その後第２Ｌ図に示すよにゲート酸化
物７２が熱成長され、このゲート酸化物は１５０ないし
３００オングストロームの範囲内の公差厚みを有する。

このゲート酸化物は集積回路の全製作中典型的に最も重
要な酸化である。裸のシリコンはゲートの成長に対して
適切にコンディショニングされることが絶対に必要であ
る。このためオゾン化水洗浄は裸のシリコンを処理し、
コンディショニングし、そしてゲート酸化物を受は入れ
るための多分数層の単層の薄い酸化物層を提供する。

ゲートが第２Ｌ図に示すように成長した後、第２Ｍ図を
参照するとポリシリコンの層７４が沈着される。ポリシ
リコンが沈着された後、他のフォトレジスト層６８が形
成され、照射され、エッチされ、オゾン化水で洗浄され
、そしてカバーされていないポリシリコン層がエッチさ
れ、オゾン化水で洗浄され、第２Ｎ図に示す物品が得ら
れる。

回路の製作中にある多数の他の層化工程が存在し得る。

本発明によれば、典型的にはフォトレジスト層が形成さ
れ、照射され、エッチされ、そして残りがオゾン化水で
洗浄され、そして次にフォトレジストで覆われていない
材料がエッチされ、そしてその後オゾン化水で洗浄され
るであろう。

フォトレジストが除去された時にオゾン化水が洗浄のた
めに使用されることが望ましいが、オゾン化水でのコン
ディショニングはフォトレジストでもはやカバーされて
いない材料がエッチされた後に行われることが最も重要
である。このため材料の被覆層を形成する前に、コンデ
ィショニング工程はオゾン０．０１ないし０．１　ｐｐ
ｍ　、好ましくは０．０２ないし０．０９ｐｐｍを含有
する脱イオン純水で洗浄することによって実行されるこ
とが最も重要である。

我々は、直前に記載したオゾン化水によるコンディショ
ニングは、超純粋試薬による界面の制御された酸化を可
能にすることによって回路製作プロセスを強化すること
を発見した。有機物の付着およびバクテリア粒子を含む
粒状物の付着を最小化することによって汚染が最小化さ
れる。非常に清浄なガスが超純水中に注入されるので、
最小限の粒状物しか存在しない。水中に注入されるオゾ
ンの純度は先行技術処理システム中の回路製作ラインに
見られる薬品の純度より相当に高い。

例証具体例に記載し、図示したが、種々の修飾および置
換を本発明の精神および範囲から逸脱することな（当業
者によって可能なことを理解すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図はオゾン化脱イオン純水製造システムのブロック
図、第２Ａないし２Ｎ図は回路製作中のシリコンウェー
への概略断面図である。 ６０はシリコンウェーハ、６４は酸化物層、６６は窒化
シリコン層、６８はフォトレジスト層、７２はゲート酸
化物、７４はポリシリコン層である。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体ウェーハ上に薄いフィルム材料の多数のパ
   ターン化された層を有する集積回路の製作方法であって
   、 該半導体ウェーハ表面を覆う材料層を形成する工程と、 該材料層の上にフォトレジスト層を形成する工程と、 該フォトレジストをその特性を変えるように露光する工
   程と、 該フォトレジストの一部を前記材料のカバーされない部
   分を形成するように除去する工程と、該材料のカバーさ
   れない部分を除去する工程と、その後該物品をオゾンを
   少なくとも０．０１ｐｐｍ含有する、純水溶液で洗浄す
   ることによってコンディショニングする工程 を含むことを特徴とする前記方法。
2. （２）前記フォトレジストの一部を除去する工程と前記
   材料のカバーされていない部分を除去する工程との間に
   、前記物品をオゾンを少なくとも０．０１ｐｐｍ含有す
   る純水溶液で洗浄することによってコンディショニング
   する工程を含む第１項の方法。
3. （３）前記純水溶液はオゾン０．０２ないし０．０９ｐ
   ｐｍを含有する第１項の方法。
4. （４）前記材料層は２０ないし４００オングストローム
   の厚みを有する第１項の方法。
5. （５）前記材料層は窒化ケイ素からなる第１項の方法。
6. （６）前記材料層は厚いフィルム酸化物よりなる第１項
   の方法。
7. （７）前記半導体材料はシリコンであり、そして前記材
   料のカバーされていない部分が除去されるとき、コンデ
   ィショニング工程の前に裸のシリコンが露出し、それに
   よって裸のシリコンが前記オゾンを含む純水溶液で洗浄
   することによってコンディショニングされる第１項の方
   法。
8. （８）前記コンディショニング工程後に、 コンディショニングした物品の上に第２の材料層を形成
   する工程と、 第２の材料層の上にフォトレジスト層を形成する工程と
   、 該フォトレジストをその特性を変えるように露光する工
   程と、 該フォトレジストの一部を前記第２の材料層のカバーさ
   れない部分を形成するように除去する工程と、 該材料のカバーされない部分を除去する工程と、その後
   該物品をオゾンを少なくとも０．０１ｐｐｍ含有する純
   水溶液で洗浄することによってコンディショニングする
   工程 を含んでいる第１項ないし第７項のいずれかの方法。
9. （９）半導体ウェーハ上に薄いフィルム材料の多数のパ
   ターン化された層を有する集積回路の製作方法であって
   、 該半導体ウェーハ表面に材料の複数層を適用する工程と
   、 通用工程の間に該材料に一部を除去する工程と、除去工
   程と適用工程の間に、該物品をオゾンを少なくとも０．
   ０１ｐｐｍ含有する純水溶液で洗浄することによってコ
   ンディショニングする工程を含むことを特徴とする前記
   方法。
10. （１０）前記純水溶液は０．０２ないし０．０９ｐｐｍ
    のオゾンを含有する第９項の方法。