説明

半導体装置の製造方法及び半導体装置

【課題】工程を追加せずに、アライメントマークの形成領域におけるゲート電極膜の残渣を低減する。
【解決手段】半導体装置の製造方法は、アライメントマーク10を有する第1領域R1と、抵抗体40が形成される第2領域R2と、ゲート電極15が形成される第3領域R3と、を主面1aに有する基板の主面1a上に、金属材料を含有するゲート電極膜11を形成する工程を有する。更に、第1及び第2領域R1、R2のゲート電極膜11を等方性エッチングにより除去する工程を有する。更に、ゲート電極膜11を除去した第2領域R2と、第3領域R3と、に導電膜(ポリシリコン膜13)を成膜する工程を有する。更に、導電膜を成膜する工程の後に、基板の主面1a上にフォトレジスト膜を形成し、アライメントマーク10をアライメントに用いて所定のパターンをフォトレジスト膜に転写する工程を有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置の製造方法及び半導体装置に関する。
【背景技術】
【0002】
フォトレジスト膜に対してパターンを転写する際の位置決め(アライメント)用に、段差形状を有するアライメントマークを基板の表面に形成する技術がある。
【0003】
例えば、特許文献1には、アライメントマークを基板に形成した後で、基板上にゲート電極膜を形成し、アライメントマーク上に形成されたゲート電極膜に反映されたアライメントマークの段差を利用して、露光時のアライメントを行うことが記載されている。
【0004】
特許文献1には、他に、アライメントマーク上に形成されたゲート電極膜を異方性ドライエッチングにより除去した後で、アライメントマークを用いてアライメントを行うことについても記載されている。この場合、アライメントマークの段差の側壁にゲート電極膜の残渣が生じやすいことが特許文献1に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2003−243293号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上述の何れの技術においても、アライメントマーク上にゲート電極膜が残る(或いは残りやすい)。このため、ゲート電極膜を構成する金属材料に起因して、後工程で用いられる製造装置の汚染が発生する可能性がある。
【0007】
一方、半導体装置の製造においては、製造工程の増加によるコストの増大を抑制したいという要求が常にある。
【0008】
このため、工程を追加せずに、アライメントマークの形成領域におけるゲート電極膜の残渣を低減することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、フィールド絶縁膜と該フィールド絶縁膜に隣接する領域との間に段差を形成することにより構成されたアライメントマークを有する第1領域と、抵抗体又はヒューズ素子が形成される第2領域と、ゲート電極が形成される第3領域と、を主面に有する基板の前記主面上に、金属材料を含有するゲート電極膜を形成する工程と、
前記第1及び第2領域の前記ゲート電極膜を等方性エッチングにより除去する工程と、
前記ゲート電極膜を除去した前記第2領域と、前記第3領域と、に導電膜を成膜する工程と、
前記導電膜を成膜する工程の後に、前記基板の前記主面上にフォトレジスト膜を形成し、前記アライメントマークをアライメントに用いて所定のパターンを前記フォトレジスト膜に転写する工程と、
を有する半導体装置の製造方法を提供する。
【0010】
この製造方法によれば、抵抗体(又はヒューズ素子)を形成するために第2領域のゲート電極膜を除去する工程で、等方性エッチングを行うことにより、第1領域のアライメントマーク上のゲート電極膜も併せて除去する。このため、アライメントマークの段差の側壁へのゲート電極膜の残渣を低減できる。よって、ゲート電極膜に起因する製造装置の金属汚染を抑制することができる。
また、抵抗体(又はヒューズ素子)を形成するための等方性エッチングにより、アライメントマーク上のゲート電極膜も併せて除去するので、新たな等方性エッチング工程を追加せずに、アライメントマーク上のゲート電極膜を除去することができる。
このように、工程を追加せずに、アライメントマークの形成領域(第1領域)におけるゲート電極膜の残渣を低減することができる。
【0011】
また、本発明は、基板と、
前記基板の主面に形成されたフィールド絶縁膜と、
前記フィールド絶縁膜と該フィールド絶縁膜に隣接する領域との間に段差を形成することにより構成されたアライメントマークと、
前記基板の前記主面に形成された抵抗体又はヒューズ素子と、
前記基板の前記主面に形成されたトランジスタと、
を有し、
前記トランジスタは、金属材料を含有する第1膜と、前記第1膜上に形成された導電膜により構成された第2膜と、の積層構造を有するゲート電極を含み、
前記アライメントマークの形成領域は、前記基板の端部に位置し、
前記アライメントマークの形成領域には、前記第1膜を構成する前記金属材料の残渣が実質的に存在していないことを特徴とする半導体装置を提供する。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、工程を追加せずに、アライメントマークの形成領域におけるゲート電極膜の残渣を低減する。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法の流れを示すフローチャートである。
【図2】第1の実施形態の場合のアライメントマークの形成領域を示す図であり、このうち(A)は平面図、(B)は(A)のA−A矢視断面図である。
【図3】第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【図4】第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【図5】第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【図6】第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【図7】第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【図8】第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【図9】第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【図10】第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【図11】第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【図12】第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【図13】第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【図14】第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【図15】第1の実施形態に係る半導体装置の拡大図であり、このうち(A)は平面図、(B)は断面図である。
【図16】第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法の流れを示すフローチャートである。
【図17】第2の実施形態の場合のアライメントマークの形成領域を示す図であり、このうち(A)は平面図、(B)は(A)のA−A矢視断面図である。
【図18】第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【図19】第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【図20】第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【図21】第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【図22】第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【図23】第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【図24】第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【図25】第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【図26】第2の実施形態に係る半導体装置の拡大図であり、このうち(A)は平面図、(B)は断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。
【0015】
〔第1の実施形態〕
図1は第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法の流れを示すフローチャートである。図2は第1の実施形態におけるアライメントマーク20の形成領域(以下、第1領域R1)を示す図であり、このうち(A)は平面図、(B)は(A)のA−A矢視断面図である。図3乃至図14は第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。図3乃至図14のそれぞれにおいて、(A)はトランジスタ30(図14)の形成領域(以下、第3領域R3)を示し、(B)は抵抗体40(又はヒューズ素子)(図13)の形成領域(第2領域R2)を示し、(C)は第1領域R1を示している。
【0016】
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、フィールド絶縁膜4cと該フィールド絶縁膜4cに隣接する領域7との間に段差8を形成することにより構成されたアライメントマーク20を有する第1領域R1と、抵抗体40(又はヒューズ素子)が形成される第2領域R2と、ゲート電極15が形成される第3領域R3と、を主面1aに有する基板(半導体基板1)の主面1a上に、金属材料を含有するゲート電極膜11を形成する工程と、第1及び第2領域R1、R2のゲート電極膜11を等方性エッチングにより除去する工程と、ゲート電極膜11を除去した第2領域R2と、第3領域R3と、に導電膜(例えばポリシリコン膜13)を成膜する工程と、導電膜を成膜する工程の後に、基板の主面1a上にフォトレジスト膜を形成し、アライメントマーク20をアライメントに用いて所定のパターンをフォトレジスト膜に転写する工程と、を有する。以下、詳細に説明する。
【0017】
この製造方法では、先ず、シリコン基板である半導体基板1(図3(A)乃至(C)参照)を準備する。
【0018】
ここで、第1領域R1は、半導体基板1の主面1aにおいて、アライメントマーク20が形成される領域である。第2領域R2は、半導体基板1の主面1aにおいて、抵抗体40(又はヒューズ素子)が形成される領域である。第3領域R3は、半導体基板1の主面1aにおいて、トランジスタ30が形成される領域である。第1乃至第3領域R1、R2、R3は、同一の半導体基板1における各々所定の領域である。
【0019】
次に、図3(A)乃至(C)に示すように、半導体基板1上に保護膜として例えばSiN膜2を形成し、更に、このSiN膜2上にマスクパターン3を形成する。
【0020】
このマスクパターン3は、STI(Shallow Trench Isolation)構造のフィールド絶縁膜の形成に用いられる。このフィールド絶縁膜には、フィールド絶縁膜4a(図6(A))と、フィールド絶縁膜4b(図6(B))と、フィールド絶縁膜4c(図6(C))と、が含まれる。
【0021】
マスクパターン3は、第3領域R3においては、フィールド絶縁膜4aと対応する位置に開口3aを有し、第2領域R2においては、フィールド絶縁膜4bと対応する位置に開口3bを有し、第1領域R1においては、フィールド絶縁膜4cと対応する位置に開口3cを有している。
【0022】
ここで、第1領域R1のフィールド絶縁膜4cは、例えば、半導体基板1において後にアライメントマーク20(図2(A)及び(B))となる部分の周囲を囲む領域に形成される。
【0023】
ここで、図2(A)及び(B)に示すように、アライメントマーク20は、例えば、フィールド絶縁膜4cの形成範囲内に島状に形成される。アライメントマーク20の形状は任意であるが、本実施形態の場合、例えば、半導体基板1の板面に沿って直線状に延在する突起として形成することができる。そして、1つの第1領域R1内に、例えば、複数のアライメントマーク20を複数形成することができる。具体的には、図2(A)及び(B)に示す例では、3つのアライメントマーク20を1つの第1領域R1内に形成している。また、これら複数のアライメントマーク20は、例えば、互いに並列に配置することができる。なお、半導体基板1には、複数の第1領域R1を互いに離間して形成し、各第1領域R1にそれぞれアライメントマーク20を形成しても良い。
【0024】
ここで、図2(A)に示す幅W1はスクライブライン領域Sの幅を示す。幅W1は、例えば、100μm程度である。フィールド絶縁膜4cは、例えば、スクライブライン領域S内に形成される。フィールド絶縁膜4cの具体的な平面形状は、例えば、矩形状であり、その横幅W2(スクライブライン領域Sの幅方向におけるフィールド絶縁膜4cの寸法)は、例えば、幅W1よりも若干狭い程度である。また、フィールド絶縁膜4cの縦幅W3(スクライブライン領域Sの長手方向におけるフィールド絶縁膜4cの寸法)は、例えば80μm程度である。各アライメントマーク20は、例えば、スクライブライン領域Sの長手方向に沿う方向に延在し、且つ、スクライブライン領域Sの幅方向に並んでいる。各アライメントマーク20は、例えば、目視できる程度の寸法に形成されている。各アライメントマーク20の長さLは例えば50μm程度、幅W4は例えば2μm程度である。各アライメントマーク20の間隔D1、D2は、20μm〜30μm程度である。また、両端のアライメントマーク20とフィールド絶縁膜4cの端部との間隔D3、D4は、例えば、20μm程度である。なお、ダイシングに用いられるダイシングブレード(図示略)のブレード幅W5は、例えば、20μm〜35μm程度である。
【0025】
本実施形態の場合、アライメントマーク20は、例えば、フィールド絶縁膜4cを半導体基板1の主面1aよりも下側に掘り下げることにより形成される。アライメントマーク20の段差8の高さは、例えば60nm(600Å)程度である。
【0026】
第2領域R2のフィールド絶縁膜4bは、抵抗体40(又はヒューズ素子)(後に形成される)の下側となる領域に形成される。
【0027】
第3領域R3のフィールド絶縁膜4aは、トランジスタ30(後に形成される)の形成領域と他の領域との間となる領域に形成される。
【0028】
上述のようにマスクパターン3を形成した後は、マスクパターン3を介してエッチングを行うことにより、SiN膜2及び半導体基板1にフィールド絶縁膜の形成用の溝を形成する。すなわち、第3領域R3においては開口3aと対応する位置にフィールド絶縁膜4aの形成用の溝5aを形成し、第2領域R2においては開口3bと対応する位置にフィールド絶縁膜4bの形成用の溝5bを形成し、第1領域R1においては開口3cと対応する位置にフィールド絶縁膜4cの形成用の溝5cを形成する。次に、マスクパターン3を除去する(図4(A)乃至(C))。
【0029】
次に、溝5a、5b、5cに絶縁膜(例えばSiO)6を埋め込む。次に、溝5a、5b、5cからはみ出ている絶縁膜6をCMP(Chemical Mechanical Polish)などによって除去するとともに、溝5a、5b、5c内の絶縁膜6の上面を平坦にする(図5(A)乃至(C))。
【0030】
引き続き絶縁膜6をHF(弗酸)等によりエッチングすること等によって、絶縁膜6を所望の膜厚に調整する。更に、SiN膜2をHPO(リン酸)等によりエッチングすることによって、SiN膜2を除去する。なお、ここで、例えば、絶縁膜6の上面が半導体基板1の主面1aと面一となるようにする。これにより、溝5a内にフィールド絶縁膜4aを、溝5b内にフィールド絶縁膜4bを、溝5c内にフィールド絶縁膜4cを、それぞれ形成する(図6(A)乃至(C))。
【0031】
このようにフィールド絶縁膜4a、4b、4cを形成する工程(図3乃至図6)は、図1のステップS1である。
【0032】
次に、第1領域R1のフィールド絶縁膜4cの上部を掘り下げることにより、フィールド絶縁膜4cと位置が対応する凹部10を第1領域R1に形成する。(図7(C))。
【0033】
このためには、先ず、図7(A)乃至(C)に示すように、半導体基板1上にマスクパターン9を形成する。このマスクパターン9は、第1領域R1と対応する開口9aを有し、第2及び第3領域R2、R3を覆う形状に形成される。次に、マスクパターン9をマスクとしてフィールド絶縁膜4cを選択的にエッチングすることにより、凹部10を形成する。
【0034】
これにより、フィールド絶縁膜4cと、該フィールド絶縁膜4cに隣接する領域7と、の間に段差8が形成され、第1領域R1にアライメントマーク20が形成される。なお、領域7は半導体基板1の一部分である。すなわち、アライメントマーク20は、フィールド絶縁膜4cと半導体基板1との間に段差8を形成することによって構成されている。
【0035】
このように第1領域R1に段差8を形成することによってアライメントマーク20を形成する工程(図7(A)乃至(C))は、図1のステップS2である。
【0036】
次に、マスクパターン9を除去した後で、半導体基板1の主面1a上(より詳細には主面1a上及びフィールド絶縁膜4a、4b、4c上)に、ゲート絶縁膜(図示略)となる絶縁膜(図示略)を例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)により成膜する(図1のステップS3)。
【0037】
次に、前工程で形成した絶縁膜上にゲート電極膜11を成膜する(図8(A)乃至(C))(図1のステップS4)。ここで、ゲート電極膜11は、金属材料を含有するものであり、例えば、TiN(窒化チタン)膜、W(タングステン)膜、Ta(タンタル)膜、或いはRu(ルテニウム)膜等により構成することができる。ゲート電極膜11がTiN膜である場合は、例えば、スパッタ等により成膜を行うことができる。また、ゲート電極膜11がタングステン膜、タンタル膜、或いはルテニウム膜の場合は、例えば、CVD等により成膜を行うことができる。
【0038】
次に、ゲート電極膜11上にマスクパターン12を形成する。このマスクパターン12は、第1領域R1と第2領域R2においてそれぞれゲート電極膜11を除去する工程で用いられる。マスクパターン12は、第1領域R1では各凹部10及び各アライメントマーク20の上方を一括して露出させる開口12aを有し、第2領域R2ではフィールド絶縁膜4bの上方を露出させる開口12bを有し、且つ、第3領域R3を覆うような形状に形成する(図9(A)乃至(C))。
【0039】
このためには、先ず、マスクパターン12となるフォトレジスト膜(図示略)をゲート電極膜11上に形成する。次に、所定のパターン(この場合、開口12a、12bを有するマスクパターン12を形成するためのネガ又はポジのパターン)を有する露光マスク(図示略)を介してこのフォトレジスト膜を露光することにより、このパターンをフォトレジスト膜に転写する。次に、フォトレジスト膜を現像することにより、マスクパターン12を形成することができる。ここで、この露光の際、すなわちパターンの転写の際には、アライメントマーク20をアライメントに用いて、露光マスクと半導体基板1との相対的な位置合わせを行うことができる。なお、ここでの露光工程は、図1のステップS5に相当する。
【0040】
次に、マスクパターン12をマスクとして等方性エッチングを行うことにより、開口12a、12bと対応する位置のゲート電極膜11を除去する。これにより、第1領域R1ではゲート電極膜11に開口11aが形成され、第2領域R2ではゲート電極膜11に開口11bが形成される。その後、マスクパターン12を除去する(図10(A)乃至(C))(図1のステップS6)。
【0041】
ここで、この等方性エッチングは、ドライエッチングでも良いしウェットエッチングでも良い。
【0042】
ドライエッチングの場合、凹部10の深さ(段差8の高さ)に応じてエッチング条件を適宜に調節することにより、凹部10内にゲート電極膜11の残渣が実質的に残らないようにする。すなわち、縦方向(半導体基板1の板面に対する法線方向)のエッチングレートと横方向(半導体基板1の板面に沿う方向)のエッチングレートとのバランスを適切に設定することにより、凹部10内に残渣が実質的に残らないようにする。エッチング条件の調整は、例えば、エッチングガスの条件(ガス種、濃度等)の調整、プラズマの条件の調整、及び、バイアス電圧の調整等を行うことによって、制御することができる。
【0043】
一方、ウェットエッチングの場合、エッチング液としては、例えば、SPM(Sulfuric acid/hydrogen Peroxide Mixture:硫酸過酸化水素混合液)或いはHPM(Hydrochloric acid/hydrogen Peroxide Mixture:塩酸過酸化水素混合液)を用いることができる。
【0044】
次に、半導体基板1の主面1a上に、導電膜としてのポリシリコン膜13を形成する。すなわち、ポリシリコン膜13を半導体基板1上、フィールド絶縁膜4b上、フィールド絶縁膜4c上及びゲート電極膜11上に形成する(図11(A)乃至(C))(図1のステップS7)。
【0045】
次に、ポリシリコン膜13上にマスクパターン14a、14bを形成する。これらマスクパターン14a、14bは、第3領域R3においてゲート電極15を形成するとともに第2領域R2において抵抗体40(又はヒューズ素子)を形成し、且つ、第1領域R1のポリシリコン膜13及びゲート電極膜11を除去する工程で用いられる。マスクパターン14aは、ポリシリコン膜13においてゲート電極15となる部位の上を覆う形状に形成する。マスクパターン14bは、ポリシリコン膜13において抵抗体40となる部位の上を覆う形状に形成する(図12(A)乃至図12(C))。
【0046】
このためには、先ず、マスクパターン14a、14bとなるフォトレジスト膜(図示略)をポリシリコン膜13上に形成する。次に、所定のパターン(この場合、マスクパターン14a、14bを形成するためのネガ又はポジのパターン)を有する露光マスク(図示略)を介してこのフォトレジスト膜を露光することにより、このパターンをフォトレジスト膜に転写する。次に、フォトレジスト膜を現像することにより、マスクパターン14a、14bを形成することができる。ここで、この露光の際、すなわちパターンの転写の際には、アライメントマーク20をアライメントに用いて、露光マスクと半導体基板1との相対的な位置合わせを行うことができる。すなわち、第2領域R2のフォトレジスト膜には抵抗体40(又はヒューズ素子)のパターンを、第3領域R3のフォトレジスト膜にはゲート電極15のパターンを、アライメントマーク20をアライメントに用いて転写する。なお、ここでの露光工程は、図1のステップS8に相当する。
【0047】
次に、異方性エッチングによってポリシリコン膜13及びゲート電極膜11を加工する。すなわち、第3領域R3のポリシリコン膜13及びゲート電極膜11をゲート電極15の形状に加工するとともに、第2領域R2のポリシリコン膜13及びゲート電極膜11を抵抗体40の形状に加工する。また、第1領域R1のポリシリコン膜13及びゲート電極膜11を除去する(図13(A)乃至図13(C))(図1のステップS9)。なお、図13(B)では、抵抗体40の両端部(コンタクトプラグ54が接続される部分)の底部にゲート電極膜11が存在する例を示しているが、抵抗体40はゲート電極膜11を有していなくても良い。
【0048】
その後、ゲート電極15を有するトランジスタ30を形成し、更に、半導体基板1上に多層配線層50を形成する。これにより、半導体装置100を製造することができる。(図13(A)乃至図13(C))(図1のステップS10〜S11)。
【0049】
なお、トランジスタ30は、ゲート電極15の側壁にサイドウォール16を有し、これらゲート電極15及びサイドウォール16の下側にゲート絶縁膜(図示略)を有する。トランジスタ30は、更に、半導体基板1の表層に形成された一対のソース・ドレイン領域17を有している。
【0050】
また、多層配線層50は、層間絶縁膜と配線層とを交互に積層することにより形成される。
【0051】
半導体基板1上の層間絶縁膜51には、コンタクトホール53が形成され、このコンタクトホール53にはコンタクトプラグ54が埋め込まれている。コンタクトホール53の形成の際にも、マスクパターン(図示略)が用いられ、このマスクパターンを形成するための露光の際にも、例えば、アライメントマーク20を用いてアライメントを行うことができる。
【0052】
また、層間絶縁膜51の上の第1層目の配線層52は、配線層絶縁膜55と、この配線層絶縁膜55に形成された配線溝57に埋め込まれたダマシン構造の配線56と、を有している。配線溝57の形成の際にも、マスクパターン(図示略)が用いられ、このマスクパターンを形成するための露光の際にも、例えば、アライメントマーク20を用いてアライメントを行うことができる。
【0053】
また、上述のように半導体装置100を製造した後は、この半導体装置100を更に個片化することにより、半導体装置150を製造する(図15(A)及び図15(B))。半導体装置100をスクライブライン領域S(図2(A))に沿ってダイシングすることにより、すなわち、フィールド絶縁膜4cを縦断するような経路でダイシングを行うことにより、図15(A)及び図15(B)に示すように、相互に個片化された複数の半導体装置150を製造することができる。なお、図15(A)及び図15(B)においては、多層配線層50と、サイドウォール16の形成の際に段差8の側壁に形成される絶縁膜と、の図示を省略している。
【0054】
上述のように、ダイシングブレード(図示略)のブレード幅W5は、例えば、20μm〜35μm程度である。このため、仮にダイシングによって消失する領域が、スクライブライン領域Sの中央部の幅約40μmの領域だとすると、その領域の両側の幅約30μmずつの領域のフィールド絶縁膜4c及びアライメントマーク20は、各半導体装置150にそれぞれ残留する。
【0055】
そして、半導体装置150は、例えば、ダイシングによる切断面18の近傍にアライメントマーク20を有している。つまり、半導体基板1の端部にアライメントマーク20の形成領域である第1領域R1を有している。
【0056】
このように、本実施形態に係る半導体装置100は、基板(半導体基板1)と、基板の主面1aに形成されたフィールド絶縁膜4cと、フィールド絶縁膜4cと該フィールド絶縁膜4cに隣接する領域7との間に段差8を形成することにより構成されたアライメントマーク20と、基板の主面1aに形成された抵抗体40(又はヒューズ素子)(図15(A)及び(B)では図示略)と、基板の主面1aに形成されたトランジスタ30(図15(A)及び(B)では図示略)と、を有し、トランジスタ30は、金属材料を含有する第1膜(ゲート電極膜11)と、第1膜上に形成された導電膜(ポリシリコン膜13)により構成された第2膜と、の積層構造を有するゲート電極15を含み、アライメントマーク20の形成領域(第1領域R1)は、基板1の端部に位置し、アライメントマーク10の形成領域には、第1膜を構成する金属材料の残渣が実質的に存在していない。
【0057】
以上のような第1の実施形態によれば、抵抗体40(又はヒューズ素子)を形成するために第2領域R2のゲート電極膜11を除去する工程で、等方性エッチングを行うことにより、第1領域R1のアライメントマーク20上のゲート電極膜11も併せて除去する。このため、アライメントマーク20の段差8の側壁へのゲート電極膜11の残渣を低減できる。よって、ゲート電極膜11に起因する製造装置の金属汚染を抑制することができる。
また、抵抗体40(又はヒューズ素子)を形成するための等方性エッチングにより、アライメントマーク20上のゲート電極膜11も併せて除去するので、新たな等方性エッチング工程を追加せずに、アライメントマーク20上のゲート電極膜11を除去することができる。
また、ゲート電極膜11の残渣を低減できることから、アライメントマーク20を用いたアライメントの際の位置精度を向上させることができる。
【0058】
〔第2の実施形態〕
図16は第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法の流れを示すフローチャートである。図17は第2の実施形態におけるアライメントマーク20の形成領域(以下、第1領域R1)を示す図であり、このうち(A)は平面図、(B)は(A)のA−A矢視断面図である。図18乃至図25は第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。図18乃至図25のそれぞれにおいて、(A)はトランジスタ30(図25)の形成領域(以下、第3領域R3)を示し、(B)は抵抗体40(又はヒューズ素子)(図24)の形成領域(第2領域R2)を示し、(C)は第1領域R1を示している。
【0059】
上記の第1の実施形態では、フィールド絶縁膜4cを基板1の主面1aよりも下側に掘り下げることによって段差8を形成(アライメントマーク20を形成)する例を説明したが、第2の実施形態では、フィールド絶縁膜4cを基板1の主面1aよりも上側に突出させることによって段差8を形成(アライメントマーク20を形成)する。
【0060】
本実施形態の場合、先ず、上記の第1の実施形態と同様に、フィールド絶縁膜4a、4b、4cとなる絶縁膜6を溝5a、5b、5cに埋め込み、溝5a、5b、5c内の絶縁膜6の上面を平坦にする(図18(A)乃至(C))(図16のステップS21)。
【0061】
次に、第1領域R1のSiN膜2上及び絶縁膜6上にマスクパターン21を形成する。次に、マスクパターン21により第1領域R1の絶縁膜6を保護しながら、SiN膜2をマスクとして第2及び第3領域R2、R3の絶縁膜6をエッチングすることにより、第2及び第3領域R2、R3の絶縁膜6をSiN膜2よりも下側に掘り下げる(図19(A)乃至(C))(図16のステップS22)。具体的には、例えば、第2及び第3領域R2、R3の絶縁膜6の上面が半導体基板1の主面1aとほぼ面一となるように第2及び第3領域R2、R3の絶縁膜6を掘り下げる。これにより、第2及び第3領域R2、R3のフィールド絶縁膜4a、4bが形成される。
【0062】
次に、マスクパターン21を除去する。次に、SiN膜2を除去する。これにより、第1領域R1では、半導体基板1の主面1aよりも上側に突出したフィールド絶縁膜4cを形成することができる(図20(A)乃至(C))(図16のステップS23)。フィールド絶縁膜4cにおいて、主面1aから上側に突出している突出部60の高さ、すなわち段差8の高さは、例えば60nm(600Å)程度である。
【0063】
以降の工程は、第1の実施形態と同様である。
【0064】
すなわち、次に、第1の実施形態と同様に、ゲート絶縁膜(図示略)となる絶縁膜(図示略)を成膜する(図16のステップS24)。
【0065】
次に、前工程で形成した絶縁膜上にゲート電極膜11を成膜する(図16のステップS25)。
【0066】
次に、ゲート電極膜11上にマスクパターン12を形成する(図21(A)乃至(C))。マスクパターン12を形成するための露光の際には、アライメントマーク20をアライメントに用いて、露光マスク(図示略)と半導体基板1との相対的な位置合わせを行うことができる。ここでの露光工程は、図16のステップS26に相当する。
【0067】
次に、マスクパターン12をマスクとして等方性エッチングを行うことにより、マスクパターン12の開口12a、12bと対応する位置のゲート電極膜11を除去する。その後、マスクパターン12を除去する(図22(A)乃至(C))(図16のステップS27)。
【0068】
次に、導電膜としてのポリシリコン膜13を半導体基板1上、フィールド絶縁膜4b上、フィールド絶縁膜4c上及びゲート電極膜11上に形成する(図16のステップS28)。
次に、ポリシリコン膜13上にマスクパターン14a、14bを形成する(図23(A)乃至図12(C))。マスクパターン14a、14bを形成するための露光の際には、アライメントマーク20をアライメントに用いて、露光マスク(図示略)と半導体基板1との相対的な位置合わせを行うことができる。ここでの露光工程は、図16のステップS29に相当する。
【0069】
次に、異方性エッチングによってポリシリコン膜13及びゲート電極膜11を加工する。すなわち、第3領域R3のポリシリコン膜13及びゲート電極膜11をゲート電極15の形状に加工するとともに、第2領域R2のポリシリコン膜13及びゲート電極膜11を抵抗体40の形状に加工する。また、第1領域R1のポリシリコン膜13及びゲート電極膜11を除去する(図24(A)乃至図24(C))(図16のステップS30)。
【0070】
その後、ゲート電極15を有するトランジスタ30を形成し、更に、半導体基板1上に多層配線層50を形成する。これにより、半導体装置200を製造することができる。(図25(A)乃至図25(C))(図16のステップS31〜S32)。
【0071】
ここで、層間絶縁膜51にコンタクトホール53を形成する際にもマスクパターン(図示略)が用いられ、このマスクパターンを形成するための露光の際にも、例えば、アライメントマーク20を用いてアライメントを行うことができる。配線溝57の形成の際にも、マスクパターン(図示略)が用いられ、このマスクパターンを形成するための露光の際にも、例えば、アライメントマーク20を用いてアライメントを行うことができる。
【0072】
また、上述のように半導体装置200を製造した後は、この半導体装置200を更に個片化することにより、半導体装置250を製造する(図26(A)及び図26(B))。半導体装置200をスクライブライン領域S(図17(A))に沿ってダイシングすることにより、すなわち、フィールド絶縁膜4cを縦断するような経路でダイシングを行うことにより、図26(A)及び図26(B)に示すように、相互に個片化された複数の半導体装置250を製造することができる。なお、図26(A)及び図26(B)においては、多層配線層50と、サイドウォール16の形成の際に段差8の側壁に形成される絶縁膜と、の図示を省略している。
【0073】
半導体装置250は、例えば、ダイシングによる切断面18の近傍、すなわち半導体基板1の端部に、アライメントマーク20の形成領域である第1領域R1を有している。
【0074】
以上のような第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【0075】
1 半導体基板
1a 主面
2 SiN膜
3 マスクパターン
3a 開口
3b 開口
3c 開口
4a フィールド絶縁膜
4b フィールド絶縁膜
4c フィールド絶縁膜
5a 溝
5b 溝
5c 溝
6 絶縁膜
7 領域
8 段差
9 マスクパターン
9a 開口
10 凹部
10 アライメントマーク
11 ゲート電極膜
11a 開口
11b 開口
12 マスクパターン
12a 開口
12b 開口
13 ポリシリコン膜
14a マスクパターン
14b マスクパターン
15 ゲート電極
16 サイドウォール
17 ソース・ドレイン領域
18 切断面
20 アライメントマーク
21 マスクパターン
30 トランジスタ
40 抵抗体
50 多層配線層
51 層間絶縁膜
52 配線層
53 コンタクトホール
54 コンタクトプラグ
55 配線層絶縁膜
56 配線
57 配線溝
60 突出部
100 半導体装置
150 半導体装置
200 半導体装置
250 半導体装置
D1 間隔
D2 間隔
D3 間隔
D4 間隔
R1 第1領域
R2 第2領域
R3 第3領域
S スクライブライン領域
W1 幅
W2 横幅
W3 縦幅
W4 幅
W5 ブレード幅

【特許請求の範囲】
【請求項1】
フィールド絶縁膜と該フィールド絶縁膜に隣接する領域との間に段差を形成することにより構成されたアライメントマークを有する第1領域と、抵抗体又はヒューズ素子が形成される第2領域と、ゲート電極が形成される第3領域と、を主面に有する基板の前記主面上に、金属材料を含有するゲート電極膜を形成する工程と、
前記第1及び第2領域の前記ゲート電極膜を等方性エッチングにより除去する工程と、
前記ゲート電極膜を除去した前記第2領域と、前記第3領域と、に導電膜を成膜する工程と、
前記導電膜を成膜する工程の後に、前記基板の前記主面上にフォトレジスト膜を形成し、前記アライメントマークをアライメントに用いて所定のパターンを前記フォトレジスト膜に転写する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項2】
前記所定のパターンを前記フォトレジスト膜に転写する工程は、
前記第2領域の前記フォトレジスト膜には抵抗体又はヒューズ素子のパターンを、前記第3領域の前記フォトレジスト膜にはゲート電極のパターンを、前記アライメントマークをアライメントに用いて転写する工程であ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。
【請求項3】
前記所定のパターンを前記フォトレジスト膜に転写する工程の後に、
前記転写後の前記フォトレジスト膜をマスクとして、前記導電膜と前記ゲート電極膜とを異方性エッチングすることにより、前記第2領域の前記導電膜を前記抵抗体又はヒューズ素子の形状に加工し、前記第3領域の前記導電膜及び前記ゲート電極膜を前記ゲート電極の形状に加工することを特徴とする請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項4】
前記ゲート電極膜はTiN膜であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項5】
前記導電膜はポリシリコン膜であることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項6】
当該製造方法は、前記基板上に前記ゲート電極を含むトランジスタを形成する工程を更に含み、
前記導電膜はポリシリコン膜であり、
前記トランジスタのゲートは、前記ゲート電極と、前記ゲート電極上に形成された前記ポリシリコン膜と、の積層構造を有することを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項7】
前記第1領域を横切るような経路でダイシングを行うことによって、相互に個片化された複数の半導体装置を製造する工程を更に有することを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項8】
基板と、
前記基板の主面に形成されたフィールド絶縁膜と、
前記フィールド絶縁膜と該フィールド絶縁膜に隣接する領域との間に段差を形成することにより構成されたアライメントマークと、
前記基板の前記主面に形成された抵抗体又はヒューズ素子と、
前記基板の前記主面に形成されたトランジスタと、
を有し、
前記トランジスタは、金属材料を含有する第1膜と、前記第1膜上に形成された導電膜により構成された第2膜と、の積層構造を有するゲート電極を含み、
前記アライメントマークの形成領域は、前記基板の端部に位置し、
前記アライメントマークの形成領域には、前記第1膜を構成する前記金属材料の残渣が実質的に存在していないことを特徴とする半導体装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【図17】
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【図18】
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【図19】
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【図20】
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【図21】
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【図22】
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【図23】
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【図24】
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【図25】
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【図26】
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【公開番号】特開2012−19054(P2012−19054A)
【公開日】平成24年1月26日(2012.1.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−155202(P2010−155202)
【出願日】平成22年7月7日(2010.7.7)
【出願人】(302062931)ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Fターム(参考)】