JPH1070096A - 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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JPH1070096A
JPH1070096A JP22637796A JP22637796A JPH1070096A JP H1070096 A JPH1070096 A JP H1070096A JP 22637796 A JP22637796 A JP 22637796A JP 22637796 A JP22637796 A JP 22637796A JP H1070096 A JPH1070096 A JP H1070096A
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JP
Japan
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cleaning
silicon substrate
oxide film
metal
hydrochloric acid
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JP22637796A
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English (en)
Inventor
Yuuji Satou
裕時 佐藤
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来法による、過酸化水素とアンモニア水と
の混合液や、過酸化水素と塩酸との混合液による洗浄で
は、埋め込み平坦化されたタングステン等のメタルの溶
解が発生するため、平坦化が損なわれ、ボイドパターン
不良が発生する。 【解決手段】 シリコン基板1上に溝部を有するシリコ
ン酸化膜2を形成し、該溝部内部及びシリコン酸化膜2
表面上にメタルを堆積させた後、化学的機械研磨によ
り、溝部にタングステン5を埋め込み且つシリコン酸化
膜2表面を露出させ平坦化する。次に、アイススクラバ
洗浄し、その後、塩酸水を上記基板の両面に噴射するこ
とによって、シリコン基板1を洗浄する。

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
法に関し、特に化学的機械研磨(CMP:chemic
al mechanical polishing)に
て、タングステン等の金属を絶縁膜に形成された溝やコ
ンタクトホールに埋め込み、平坦後のウエハ両面の洗浄
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、層間絶縁膜の平坦化を目的とした
CMP後の洗浄方法としては、純水によるスクラバ洗
浄のみ、純水によるスクラバ洗浄後に薄いHF処理、
純水によるスクラバ洗浄後にアルカリ薬液洗浄等があ
る。
【0003】上記の方法は、研磨後のウエハの両面に
純水をリンスしながら、ブラシ等を用いて洗浄するもの
である。また、上記の方法は、研磨後のウエハをスク
ラバ洗浄によりウエハの両面を洗浄し、研磨材を十分に
除去した後、希薄したHF溶液を用いた処理を行うこと
により、研磨されていない清浄な面を露出させる方法で
ある。更に、上記の方法は、研磨後のウエハをスクラ
バ洗浄した後に、アルカリ薬液として、アンモニア水と
過酸化水素とを混合した水溶液を用い、処理温度を50
〜90℃、処理時間を5〜20分間程度として行う事に
より、研磨材に含まれる可動イオンとしてデバイスに悪
影響を及ぼすNa、Kのアルカリ金属や、Fe、Cr等
の重金属を除去するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の酸化膜用の研磨
材(スラリー)は研磨粒子にコロイダルシリカを用い、
スラリー中の不純物濃度は1ppm以下であり、研磨し
たウエハは純水を用いたブラシスクラバ洗浄やアイスス
クラバ洗浄を用いることにより、ウエハの残留不純物濃
度を1×1010atoms/cm2以下に低減できる。
【0005】一方、タングステン等のメタル(金属)用
スラリーは研磨粒子にAl23を用いており、また、高
レート(数Å/min)や高選択比を得るために、F
e、Ni、Zn、Cu等の金属を添加しているため、上
述の酸化膜用スラリーと同様の洗浄方法で洗浄しても、
FeやAlが×1012〜×1013atoms/cm2
度ウエハに残留する。
【0006】また、研磨によって露出する表面が異なる
膜である場合、例えば、コンタクトプラグとCMPを利
用して形成する場合、層間絶縁膜とコンタクトプラグ用
金属とが露出するため、HF溶液で処理すると、SiO
2のエッチングレートが大きく、平坦化が損なわれる。
【0007】また、従来法による、過酸化水素とアンモ
ニア水との混合液や、過酸化水素と塩酸との混合液によ
る洗浄では、埋め込み平坦化されたタングステン等のメ
タルの溶解が発生するため、平坦化が損なわれ、ボイド
パターン不良が発生する。
【0008】更に、表3の蛍光分析の測定結果に示すよ
うに、CMP処理後、アイススクラバ処理後、HF処理
やアンモニア過酸化水素液処理を行っても、Feの除去
は行えていない。尚、表3におけるNDは測定不可能で
あったことを示す。
【0009】
【表3】
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の本発明の
半導体装置の製造方法は、半導体基板上に溝部を有する
絶縁膜を形成し、該溝部内部及び上記絶縁膜表面上にメ
タルを堆積させた後、化学的機械研磨により、上記溝部
に上記メタルを埋め込み且つ上記絶縁膜表面を露出させ
平坦化する工程を有する半導体装置の製造方法におい
て、上記化学的機械研磨を行った後、アイススクラバ洗
浄し、その後、塩酸水を上記半導体基板の上記メタル形
成面又は両面に噴射することによって、上記半導体基板
を洗浄する工程を有することを特徴とするものである。
【0011】また、請求項2記載の本発明の半導体装置
の製造方法は、上記塩酸水における塩酸の濃度が10%
乃至20%の範囲にあることを特徴とする、請求項1記
載の半導体装置の製造方法である。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、一実施の形態に基づいて、
本発明を詳細に説明する。
【0013】図1は本発明の一実施の形態の半導体装置
の製造方法における、タングステン埋め込み平坦化工程
までの工程を示す図であり、図2は本発明の一実施の形
態の半導体装置の製造方法における洗浄工程を示す図で
ある。
【0014】また、図1及び図2において、1はウエハ
状態のシリコン基板、2はシリコン酸化膜、3はコンタ
クトホール形成用のフォトレジストパターン、4はバリ
アメタル、5はコンタクトプラグとなるタングステン、
6は微凍結粒子をウエハに噴射する噴射ガン、7は微凍
結粒子により一度離脱したパーティクルの再付着を防ぐ
ために洗浄時にウエハに純水を供給する純水供給ノズ
ル、8は上面が研磨面となるCMP処理後のシリコン基
板、9は薬液供給用ノズル、10はスピンドライヤを示
す。
【0015】以下に、図1及び図2を用いて、本発明の
半導体装置の製造工程を説明する。
【0016】まず、シリコン基板1にシリコン酸化膜2
を、例えば、プラズマCVD法により形成し(図1
(a))、その後、該シリコン酸化膜2上にフォトリソ
グラフィ工程により、所定の形状のフォトレジストパタ
ーン3を形成し、該フォトレジストパターン3をマスク
にシリコン酸化膜2をエッチングして、コンタクトホー
ルを形成する(図1(b))。
【0017】次に、コンタクトホール側面及び底面を含
む全面にバリアメタル4、例えばTiN/Tiをスパッ
タ法にて堆積させ(図1(c))、その後、コンタクト
ホールが完全に埋め込まれるようにCVD法により、全
面にタングステン5を堆積させる(図1(d))。
【0018】次に、Al23を研磨粒子とするタングス
テン用スラリーを用いて、CMP装置にて研磨を行い
(図1(e))、その直後に、シリコン基板1に付着し
たスラリーを軽く洗い流すために純水にて水研磨を、圧
力を3.0psi、プラテンを18rpm、キャリアを
30rpm、処理時間を60secとして行う。
【0019】その後、CMP処理後のシリコン基板8を
ウエットな状態のままで、微凍結粒子により1度離脱し
たパーティクルの再付着を防ぐために純水供給ノズル7
から純水をシリコン基板8の両面に供給しながら、噴射
ガン6から微凍結粒子をシリコン基板8の両面に噴射
し、アイススクラバ洗浄を行う(図2(a))。
【0020】このアイススクラバの洗浄条件は、表面の
噴射速度が220m/sec、裏面の噴射速度が330
m/sec、洗浄時間は30secとする。また、本実
施の形態では、噴射ガン6及び純水供給ノズル7を固定
しているため、シリコン基板8を回転させながら、前後
に移動させる。
【0021】次に、塩酸水(HCl:H2O=1:1
0)を薬液供給用ノズル9から、シリコン基板8の両面
に1〜2分間供給する。この際、シリコン基板8を回転
させる際の回転数又は薬液の供給量を適正化すること
で、シリコン基板8に常に新しい塩酸水が供給されるよ
うにして、不純物の再汚染を防止する。具体的には、本
実施の形態において、シリコン基板8の回転数は500
rpm、薬液供給量は450ml/minとする。
【0022】最後に、シリコン基板の両面に純水リンス
にて、回転数を500rpm、純水供給量を450ml
/minの条件で30秒間洗浄を行い(図2(b))、
スピンドライヤ10にてシリコン基板8を乾燥させる
(図2(c))。
【0023】表1に、タングステン用スラリーで研磨後
のシリコン基板8を、本発明を用いて洗浄した後の分析
結果を比較例とともに示す。尚、分析用のシリコン基板
8は、シリコン基板8上に熱酸化膜を2000Å形成
し、その上にバリアメタルとして、TiN/Tiを60
0Å/600Åスパッタし、その上にタングステンをC
VD法にて4000Å形成したものを、CMP法により
ウエハ全表面が熱酸化膜になるまで、研磨したウエハを
使用した。
【0024】また、分析は、気相分解処理後、Al、C
r、Ni,Cu及びZnについては誘導結合プラズマ質
量分析装置(ICP−MS:Inductively C
oupled Plasma −Mass Spect
roscopy)を用いて、また、Na、K、Ca及び
Feについてはフレームレス原子吸光光度計(FL−A
AS:Flameless−Atomic Absor
ption Spectroscopy)を用いて行っ
た。
【0025】
【表1】
【0026】表1に示すように、CMP法で研磨した
後、アイススクラバ処理のみを行ったウエハよりも、ア
イススクラバ処理後に、HCl水処理を行った方が、A
lについては、1.3×1013atoms/cm2程度
から8×1011atoms/cm2程度に、Feについ
ては、2×1011atoms/cm2程度から1×10
10atoms/cm2程度に、Niについては3×10
12atoms/cm2程度から1.5×1010atom
s/cm2程度に、Znについては、5×1011ato
ms/cm2程度から0.5×1010atoms/cm2
程度に低減され、ウエハに付着したAl、Fe、Ni及
びZn等の不純物を洗浄する効果が高いことが分かっ
た。
【0027】更に、熱酸化膜が3000Å形成されたウ
エハをCMP法で研磨し、アイススクラバ洗浄後、塩酸
水(HCl:H2O=1:10又は1:5)で30秒間
洗浄した後、別の装置に移して、塩酸水(HCl:H2
O=1:10又は1:5)で5分間又は10分間洗浄し
た結果を表2に示す。
【0028】
【表2】
【0029】表2に示すような、塩酸水の濃度、洗浄時
間においても、表1とほぼ同様の、Al、Fe、Ni及
びZn等の不純物を洗浄する効果が得られた。
【0030】また、塩酸水(HCl:H2O=1:5)
で30秒間洗浄した後、別の装置に移して、アンモニア
水(NH3:H2O=1:5)で5分間又は10分間洗浄
した後、更に、塩酸水(HCl:H2O=1:5)で5
分間又は10分間洗浄した場合、Feの除去が不十分で
あった。
【0031】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明を用
いることにより、デバイスに悪影響を及ぼす重金属によ
る2次汚染やデバイス特性の劣化、歩留まりの低下を防
ぐことができ、デバイスの信頼性を向上させることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による半導体装置の、コンタ
クトプラグ形成工程までの製造工程図である。
【図2】本発明の一実施の形態における洗浄工程図であ
る。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 シリコン酸化膜 3 フォトレジストパターン 4 バリアメタル 5 タングステン 6 噴射ガン 7 純水供給ノズル 8 CMP処理後のシリコン基板 9 薬液供給用ノズル 10 スピンドライヤ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に溝部を有する絶縁膜を形
    成し、該溝部内部及び上記絶縁膜表面上にメタルを堆積
    させた後、化学的機械研磨により、上記溝部に上記メタ
    ルを埋め込み且つ上記絶縁膜表面を露出させ平坦化する
    工程を有する半導体装置の製造方法において、 上記化学的機械研磨を行った後、アイススクラバ洗浄
    し、その後、塩酸水を上記半導体基板の上記メタル形成
    面又は両面に噴射することによって、上記半導体基板を
    洗浄する工程を有することを特徴とする、半導体装置の
    製造方法。
  2. 【請求項2】 上記塩酸水における塩酸の濃度が10%
    乃至20%の範囲にあることを特徴とする、請求項1記
    載の半導体装置の製造方法。
JP22637796A 1996-08-28 1996-08-28 半導体装置の製造方法 Pending JPH1070096A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6432815B2 (en) 1998-12-21 2002-08-13 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of cleaning a silicon substrate after blanket depositing a tungsten film by dipping in a solution having hydrofluoric acid, hydrochloric acid, and/or ammonium hydroxide prior to patterning the tungsten film
KR100355871B1 (ko) * 1999-12-23 2002-10-12 아남반도체 주식회사 반도체 소자의 평탄화 방법

Cited By (3)

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US6596630B2 (en) 1998-12-21 2003-07-22 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of cleaning a silicon substrate after blanket depositing a tungsten film by dipping in a solution of hydrofluoric acid, hydrochloric acid, and/or ammonium hydroxide
KR100355871B1 (ko) * 1999-12-23 2002-10-12 아남반도체 주식회사 반도체 소자의 평탄화 방법

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