JPH1154456A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Abstract
壁及び非活性領域上部に金属物が残存して完成後の半導
体装置の不良原因として作用することを予防することが
できる半導体装置の製造方法を提供すること。 【解決手段】 スペーサ22の側壁および非活性領域上
部から未反応のチタン膜を除去した後、走査電子顕微鏡
による分析を行う。
Description
法に関するもので、より詳しくはゲート電極の側壁にス
ペーサが形成された半導体装置の製造方法に関するもの
である。
微細構造は分析し難いので拡大鏡や光学顕微鏡のような
補助手段を利用してより小さなものを拡大及び観察して
いる。しかし、前記拡大鏡や光学顕微鏡は光の波長のた
めに0.2μm以下の大きさを有する微細構造は拡大及
び撮影できないという問題点が発生し、走査電子顕微鏡
(Scanning Electron Microscope)が開発された。
の内部のフィラメントに与えられることにより発生した
電子線が試料にスキャニングされると、スキャニングさ
れた入射電子と試料を構成する原子が相互作用を起こし
て2次電子を発生させる。そして、その2次電子が検出
器及び増幅器に供給され、アナログ信号またはディジタ
ル信号に変換されることにより前記増幅器と連結された
ブラウン管に明暗の前記試料の像が表れるようになって
いる。
体分析工程、例えば多数の半導体装置製造工程によって
ウェハ上に形成されたコンタクホールの大きさの測定、
ウェハ上に形成されたパターンとパターンの間の距離す
なわち臨界値数(Critical Dimension)の測定等に使用
されている。
図1ないし図5に示すようにして製造される。まず、図
1に示されるように、ウェハ10上に活性領域及び非活
性領域を形成した後、活性領域内部の所定領域に硼素
(B)等の3族の不純物が注入されたP−ウェル12を
形成する。そして、このP−ウェル12の内部にソース
及びドレインとして作用する燐(P)等の5族の不純物
が注入された2つのN−ウェル14を形成する。続い
て、2つのN−ウェル14間の活性領域上部にゲート酸
化膜16を間に置いてポリシリコン等の導電性物質から
なるゲート電極18を形成する。
ート電極18が形成されたウェハ10の上部に絶縁膜と
して窒化シリコン膜20を形成し、エッチバック工程を
行うことで図3に図示されるようにゲート電極18の側
壁にスペーサ22を形成する。
サ22が形成されたウェハ10の上部に導電性を有する
チタン(Ti)を蒸着してチタン膜(Ti膜)24を形
成した後、特定温度で熱処理工程を実行する。すると、
ゲート電極18の上部とソース及びドレインとして作用
する2つのN−ウェル14の上部のチタン膜24は、ゲ
ート電極18のシリコン成分およびウェハ10のシリコ
ン成分と反応して図5に示すようにチタンシリサイド
(TiSi)膜26に変換される。一方、スペーサ22
の側壁および非活性領域上のチタン膜24は反応せず、
チタンのまま残る。
サ22の側壁および非活性領域上の未反応チタン膜24
を硫酸(H2 SO4 )溶液を使用して除去する。この
際、硫酸溶液はチタン成分とは反応するが、チタンシリ
サイド成分とは反応しないので、ゲート電極18の上部
とN−ウェル14上部にはチタンシリサイド膜26が残
る。このチタンシリサイド膜26はソース及びドレイン
として作用するN−ウェル14とゲート電極18を外部
回路と連結するための引出し線として作用する。
の側壁に形成されたチタン膜24のチタン成分は硫酸溶
液によって完全に除去されなく残存することがあるの
で、完成した半導体装置に通電させた時、ショートを起
こす原因として作用する問題点があった。同様に、非活
性領域の上部に形成されたチタン膜24のチタン成分も
硫酸溶液によって完全に除去されなく残存することがあ
るので、完成した半導体装置に通電させた時、漏洩電流
を発生させる原因として作用する問題点があった。
されたスペーサの側壁及び非活性領域上部に金属物が存
在して完成した半導体装置の不良原因として作用するこ
とを防止する半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。
に本発明による半導体装置の製造方法は、(a)活性領
域と非活性領域に区分されたウェハの前記活性領域上部
にゲート酸化膜を介在してゲート電極を形成し、その側
壁にスペーサを形成する段階と、(b)前記ゲート電極
とスペーサが形成された前記ウェハ上部に金属膜を形成
した後、熱処理工程を実施して前記ゲート電極の上部と
前記スペーサ外側の露出した前記ウェハ上部に形成され
た前記金属膜を金属シリサイド物に変換させる段階と、
(c)前記金属シリサイド物以外の前記金属膜をケミカ
ルを使用して除去し、前記スペーサの側壁と前記非活性
領域の上部を露出させる段階と、(d)前記露出したス
ペーサ側壁及び前記非活性領域上部に前記金属膜が残存
するかを走査電子顕微鏡を使用して分析する段階とを具
備することを特徴とする。
圧は10ないし30kVに維持されることが望ましい。
また、前記分析時、測定は前記ウェハ上に形成されたダ
ミーパターンに対して行うことができる。あるいは、測
定は前記ウェハ上に形成されたメモリセルの所定領域に
対して行うことができる。
するとができ、前記スペーサは窒化シリコン(SiN)
で形成することができる。さらに、前記ケミカルでは硫
酸(H2 SO4 )を使用することができる。
法の実施の形態を添付した図面を参照して詳細に説明す
る。本発明の実施の形態では、まず、図1に示されるよ
うに、ウェハ10上に活性領域及び非活性領域を形成し
た後、活性領域内部の所定領域に硼素(B)等の3族の
不純物が注入されたP−ウェル12を形成する。そし
て、このP−ウェル12の内部にソース及びドレインと
して作用する燐(P)等の5族の不純物が注入された2
つのN−ウェル14を形成する。続いて、2つのN−ウ
ェル14間の活性領域上部にゲート酸化膜16を間に置
いてポリシリコン等の導電性物質からなるゲート電極1
8を形成する。
ート電極18が形成されたウェハ10の上部に絶縁膜と
して窒化シリコン膜20を形成し、エッチバック工程を
行うことで図3に図示されるようにゲート電極18の側
壁にスペーサ22を形成する。
サ22が形成されたウェハ10の上部に金属膜としてチ
タン膜(Ti膜)24を蒸着形成した後、特定温度で熱
処理工程を実行する。すると、ゲート電極18の上部
と、前記スペーサ22の外側のソース及びドレインとし
て作用する2つのN−ウェル14の上部のチタン膜24
は、ゲート電極18のシリコン成分およびウェハ10の
シリコン成分と反応して図5に示すように金属シリサイ
ド物の一つであるチタンシリサイド(TiSi)膜26
に変換される。一方、スペーサ22の側壁および非活性
領域上のチタン膜24は反応せず、チタンのまま残る。
カルを使用して図5に図示されるように、スペーサ22
の側壁および非活性領域上の未反応チタン膜24を除去
する。これにより、スペーサ22の側壁および非活性領
域上が露出する。この際、硫酸溶液はチタン成分とは反
応するが、チタンシリサイド成分とは反応しないのでゲ
ート電極18の上部とN−ウェル14の上部にはチタン
シリサイド膜26が残る。
非活性領域上部にチタン等の金属物が残存するか否か
を、高い加速電圧が与えられた走査電子顕微鏡を使用し
て分析する。この分析時、ウェハ10上にスキャニング
される電子線の放出量を増加させるために電子銃のフィ
ラメントに与えられる加速電圧は10ないし30kV、
望ましくは15kV程度の高い状態に維持させる。
数のパターンが形成されたレティクルを使用してウェハ
の特定領域に対して写真エッチング工程を行い、再び移
動してウェハの他の特定領域に対して写真エッチング工
程を行う工程が反復的に行われることで前記ウェハ上に
形成された図6に示す多数のメモリセル30と多数のダ
ミーパターン32のうち、任意のダミーパターン32ま
たはメモリセル30の所定領域34とする。
図示される写真のように例えば白線で示されるスペーサ
22の像を観察することで前記スペーサ22の側壁にチ
タン等の金属物が存在するか否かを確認することができ
る。もし、スペーサ22の側壁及び非活性領域上部にチ
タン等の金属物が残存する場合は、約15kV程度の加
速電圧によって加速されダミーパターン32またはメモ
リセル30の所定領域34に走査された電子線はスペー
サ22の側壁及び非活性領域上部に存在するチタン等の
金属物によって捕獲されることになるので、走査電子顕
微鏡のブラウン管には全体的に暗い像が表れることにな
る。この像の違いから金属物の残存の有無を確認するこ
とができる。
活性領域上部にチタン等の金属物が存在することが確認
された場合は、硫酸溶液などを使用してそのチタン等の
金属物を除去する。これにより、残存金属物が半導体装
置の不良原因になることを防止できる。
ない。本発明は、本発明の技術思想の範囲内で多様な変
形及び修正が可能であることは当業者にとって明白なこ
とであり、このような変形及び修正が特許請求の範囲に
属することは当然なことである。
体装置の製造方法によれば、ゲート電極の側壁に設けら
れるスペーサの側壁及び非活性領域上部にチタン等の金
属物が存在するかを走査電子顕微鏡を使用して容易に確
認して、残存する場合は除去することができるので、前
記金属物が完成した半導体装置の不良原因として作用す
ることを予防することができる効果がある。
図。
図。
図。
図。
図。
ための平面図。
平面図。
平面図。
Claims (7)
- 【請求項1】 (a)活性領域と非活性領域に区分され
たウェハの前記活性領域上部にゲート酸化膜を介在して
ゲート電極を形成し、その側壁にスペーサを形成する段
階と、 (b)前記ゲート電極とスペーサが形成された前記ウェ
ハ上部に金属膜を形成した後、熱処理工程を実施して前
記ゲート電極の上部と前記スペーサ外側の露出した前記
ウェハ上部に形成された前記金属膜を金属シリサイド物
に変換させる段階と、 (c)前記金属シリサイド物以外の前記金属膜をケミカ
ルを使用して除去し、前記スペーサの側壁と前記非活性
領域の上部を露出させる段階と、 (d)前記露出したスペーサ側壁及び前記非活性領域上
部に前記金属膜が残存するかを走査電子顕微鏡を使用し
て分析する段階とを具備してなることを特徴とする半導
体装置の製造方法。 - 【請求項2】 前記分析時、前記走査電子顕微鏡の加速
電圧は10ないし30kVに維持されることを特徴とす
る請求項1記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】 前記分析時、測定は前記ウェハ上に形成
されたダミーパターンに対して行われることを特徴とす
る請求項1記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 前記分析時、測定は前記ウェハ上に形成
されたメモリセルの所定領域に対して行われることを特
徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 前記金属膜はチタン(Ti)で形成され
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。 - 【請求項6】 前記スペーサは窒化シリコン(SiN)
で形成され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。 - 【請求項7】 前記ケミカルでは硫酸(H2 SO4 )を
使用す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。
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