半導体装置の製造方法
【課題】ＣＭＰ法による研磨によりポリシリコン膜等が半導体基板上に表出する場合であっても、信頼性や製造歩留まりの低下を防止し得る半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】化学的機械的研磨法により研磨を行う工程であって、半導体基板上にポリシリコン膜が表出した状態になる工程と；半導体基板を洗浄する工程とを有する半導体装置の製造方法であって、半導体基板を洗浄する工程は、酸性の第１の洗浄液を用いて洗浄を行う第１の工程Ｓ１０と；第１の工程の後に、第２の洗浄液を用いて超音波洗浄を行う第２の工程Ｓ１２と；第２の工程の後に、アルカリ性の第３の洗浄液を用いて洗浄を行う第３の工程Ｓ１３とを有している。
【解決手段】化学的機械的研磨法により研磨を行う工程であって、半導体基板上にポリシリコン膜が表出した状態になる工程と；半導体基板を洗浄する工程とを有する半導体装置の製造方法であって、半導体基板を洗浄する工程は、酸性の第１の洗浄液を用いて洗浄を行う第１の工程Ｓ１０と；第１の工程の後に、第２の洗浄液を用いて超音波洗浄を行う第２の工程Ｓ１２と；第２の工程の後に、アルカリ性の第３の洗浄液を用いて洗浄を行う第３の工程Ｓ１３とを有している。
【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に係り、特に、化学的機械的研磨法により研磨を行う半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、素子領域を画定する素子分離領域を形成するための技術として、ＬＯＣＯＳ（LOCal Oxidation of Silicon、局所酸化）法が広く知られている。
【０００３】
しかし、ＬＯＣＯＳ法により素子分離領域を形成した場合には、バーズビークによって素子領域が小さくなる傾向がある。また、ＬＯＣＯＳ法により素子分離領域を形成した場合には、基板表面に大きな段差が形成されてしまう。このため、ＬＯＣＯＳ法を用いて素子分離領域を形成する技術では、更なる微細化・高集積化が困難であった。
【０００４】
ＬＯＣＯＳ法に代わる方法として、ＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）法が注目されている。ＳＴＩ法による素子分離領域の形成方法を以下に図を用いて説明する。図１６は、従来の半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【０００５】
図１６（ａ）に示すように、半導体基板２１０上に、シリコン酸化膜２１２、シリコン窒化膜２１４を順次形成する。これにより、シリコン酸化膜２１２及びシリコン窒化膜２１４より成る積層膜２１５が形成される。
【０００６】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、シリコン窒化膜２１４及びシリコン酸化膜２１２をパターニングする。これにより、シリコン窒化膜２１４及びシリコン酸化膜２１２に、半導体基板２１０に達する開口部２１６が形成される。
【０００７】
次に、開口部２１６が形成されたシリコン窒化膜２１４をマスクとして半導体基板２１０を異方性エッチングする。こうして、半導体基板２１０にトレンチ２１８が形成される。
【０００８】
次に、図１６（ｂ）に示すように、トレンチ２１８内及びシリコン窒化膜２１４上にシリコン酸化膜２２０を形成する。
【０００９】
次に、図１６（ｃ）に示すように、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing、化学的機械的研磨）法により、シリコン窒化膜２１４の表面が露出するまで、シリコン酸化膜２２０を研磨する。シリコン窒化膜２１４は、シリコン酸化膜２２０を研磨する際の研磨ストッパとして機能する。こうして、トレンチ２１８内にシリコン酸化膜２２０より成る素子分離領域２２１が埋め込まれ、素子分離領域２２１により素子領域２２２が画定される。
【００１０】
次に、リン酸を用いたウエットエッチングにより、シリコン窒化膜２１４を除去する。
【００１１】
この後、シリコン酸化膜２１２がエッチング除去される（図示せず）。
【００１２】
この後、素子領域２２２上にトランジスタが形成される（図示せず）。
【００１３】
こうして、半導体装置が製造される。
【００１４】
ＳＴＩ法を用いて素子分離領域２２１を形成すれば、ＬＯＣＯＳ法で素子分離領域を形成する場合のようなバーズビークが発生することはなく、素子領域２２２が狭くなってしまうのを防止することができる。また、トレンチ２１８の深さを深く設定することにより、実効的な素子間距離を長くすることができるため、高い素子分離機能を得ることができる。
【００１５】
近時、研磨ストッパ膜の材料として、ポリシリコン膜を用いることが提案されている。ポリシリコン膜は、ドライエッチングにより除去することが可能な材料である。研磨ストッパ膜としてポリシリコン膜を用いれば、研磨ストッパ膜を除去する際にウエット処理が不要となるため、製造工程の簡略化及び製造コストの低減に寄与することが可能となる。
【００１６】
また、近時では、ポリシリコン膜より成る導体プラグをコンタクトホール内に埋め込むことも提案されている（特許文献６参照）。
【００１７】
ポリシリコン膜より成る導体プラグは、開口部が形成された絶縁膜上にポリシリコン膜を形成し、かかるポリシリコン膜を絶縁膜の表面が露出するまでＣＭＰ法により研磨することにより、開口部内に埋め込まれる。
【００１８】
なお、本願発明の背景技術としては以下のようなものがある。
【特許文献１】特開２０００−３５３６８０号公報
【特許文献２】特開平１１−３１７４４３号公報
【特許文献３】特開２００５−１６６９８２号公報
【特許文献４】特開２００２−７５９２８号公報
【特許文献５】特開２０００−１２４３０３号公報
【特許文献６】特開２００２−２６２９０号公報
【特許文献７】特表２００３−５１３４４３号公報
【特許文献８】特開２０００−４０６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、上述した提案されている半導体装置の製造方法では、ポリシリコン膜の表面に異物（パーティクル）が残存してしまい、信頼性や製造歩留まりが低下してしまう場合があった。
【００２０】
本発明の目的は、ＣＭＰ法による研磨によりポリシリコン膜等が半導体基板上に表出する場合であっても、信頼性や製造歩留まりの低下を防止し得る半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の一観点によれば、化学的機械的研磨法により研磨を行う工程であって、半導体基板上にポリシリコン膜が表出した状態になる工程と；前記半導体基板を洗浄する工程とを有する半導体装置の製造方法であって、前記半導体基板を洗浄する工程は、酸性の第１の洗浄液を用いて洗浄を行う第１の工程と；前記第１の工程の後に、第２の洗浄液を用いて超音波洗浄を行う第２の工程と；前記第２の工程の後に、アルカリ性の第３の洗浄液を用いて洗浄を行う第３の工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【００２２】
本発明の他の観点によれば、半導体基板上にポリシリコン膜を形成する工程と；前記ポリシリコン膜及び前記半導体基板をエッチングすることにより、前記半導体基板に溝を形成する工程と；前記溝の内面及び前記ポリシリコン膜の表面に、熱酸化法により熱酸化膜を形成する工程と；前記溝内及び前記ポリシリコン膜上に絶縁膜を形成する工程と；前記熱酸化膜の表面が露出するまで前記絶縁膜を化学的機械的研磨法により研磨することにより、前記絶縁膜より成る素子分離領域を前記溝内に埋め込む工程と；前記半導体基板を洗浄する工程とを有する半導体装置の製造方法であって、前記半導体基板を洗浄する工程は、酸性の第１の洗浄液を用いて洗浄を行う第１の工程と；前記第１の工程の後に、第２の洗浄液を用いて超音波洗浄を行う第２の工程と；前記第２の工程の後に、アルカリ性の第３の洗浄液を用いて洗浄を行う第３の工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、アルカリ性の洗浄液を用いた洗浄を、半導体基板の洗浄の最終段階で行うため、異物の再付着を防止しつつ、異物を効果的に除去することが可能となる。このため、本発明によれば、ＣＭＰ法による研磨により半導体基板上にポリシリコン膜等が表出する場合であっても、半導体基板上から異物を確実に除去することができ、信頼性及び製造歩留まりの高い半導体装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による半導体装置の製造方法を図１乃至図９を用いて説明する。図１及び図２は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【００２５】
まず、例えばシリコンより成る半導体基板１０上の全面に、例えば熱酸化法により、膜厚１０ｎｍのシリコン酸化膜１２を形成する。
【００２６】
次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、膜厚１００ｎｍのポリシリコン膜１４を形成する。
【００２７】
こうして、シリコン酸化膜１２及びポリシリコン膜１４により、積層膜１５が構成される。
【００２８】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜（図示せず）を形成する。
【００２９】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜に開口部１６を形成する。
【００３０】
次に、フォトレジスト膜をマスクとして、ポリシリコン膜１４及びシリコン酸化膜１２をエッチングする。これにより、積層膜１５に半導体基板に達する開口部１６が形成される。
【００３１】
次に、半導体基板１０を更に異方性エッチングする。これにより、素子分離領域を埋め込むためのトレンチ（溝）１８が半導体基板１０に形成される（図１（ａ）参照）。トレンチ１８の深さは、積層膜１５の表面から例えば４００ｎｍ程度とする。
【００３２】
次に、図１（ｂ）に示すように、全面に、例えば高密度プラズマＣＶＤ法により、シリコン酸化膜（埋め込み酸化膜）２０を形成する。シリコン酸化膜の膜厚は、例えば５００ｎｍとする。こうして、トレンチ１８内にシリコン酸化膜２０が埋め込まれ、表面に凹凸が存在するシリコン酸化膜２０が形成される。かかるシリコン酸化膜２０は、被研磨膜となるものである。
【００３３】
次に、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing、化学的機械的研磨）法により、ポリシリコン膜１４の表面が露出するまでシリコン酸化膜２０を研磨する。
【００３４】
シリコン酸化膜２０の研磨は、例えば以下のようにして行う。研磨装置としては、例えばアプライドマテリアル社製のＣＭＰ装置（製品名：ＭＩＲＲＡ）を用いる。シリコン酸化膜２０を研磨する際には、研磨ヘッド（図示せず）により半導体基板１０を回転させながら、シリコン酸化膜２０の表面を研磨パッド（図示せず）の表面に押し付ける。シリコン酸化膜２０を研磨する際には、研磨パッド上に研磨剤と純水とを供給する。また、シリコン酸化膜２０を研磨する際には、研磨テーブル（図示せず）についても回転させる。
【００３５】
シリコン酸化膜２０を研磨する際の研磨条件は、例えば以下の通りとする。
【００３６】
研磨剤としては、例えば酸化セリウムより成る研磨砥粒を含む研磨剤を用いる。かかる研磨剤のｐＨは、例えば５程度である。研磨剤の供給量は、例えば０．０５リットル／分とする。純水の供給量は、例えば０．２５リットル／分とする。研磨パッドとしては、例えばローデルニッタ社製の研磨パッド（型番：ＩＣ１４００）を用いる。研磨圧力は、例えば２０ｋＰａとする。研磨ヘッドの回転数は、例えば１０２回転／分とする。研磨テーブルの回転数は、例えば１００回転／分とする。
【００３７】
こうして、ポリシリコン膜１４の表面が露出するまで、シリコン酸化膜２０が研磨される（図１（ｃ）参照）。
【００３８】
次に、半導体基板（半導体ウェハ）１０を洗浄する。図３は、本実施形態において用いられる洗浄部を示す概略図である。図４は、第１の洗浄室の一部を示す概略図である。図５は、本実施形態による半導体基板の洗浄方法を示すフローチャートである。
【００３９】
図３に示すように、洗浄部１００は、第１の洗浄を行うための第１の洗浄室１０２と、第１の洗浄が行われた半導体基板１０に対して第２の洗浄を行うための第２の洗浄室１０４と、第２の洗浄が行われた半導体基板１０に対して第３の洗浄を行うための第３の洗浄室１０６と、洗浄が完了した半導体基板１０を乾燥させる乾燥室１０８とを有している。
【００４０】
第１の洗浄室１０２には、半導体基板１０を支持するとともに回転させるプーリー１１０が設けられている。
【００４１】
また、第１の洗浄室１０２には、半導体基板１０を擦るためのブラシ（洗浄用ブラシ）１１２が設けられている。洗浄用ブラシ１１２は、洗浄される半導体基板１０が配置される箇所の両側に設けられている。洗浄用ブラシ１１２の材料としては、例えばＰＶＡ（ポリビニルアルコール）等の樹脂が用いられている。洗浄用ブラシ１１２は、回転可能なものである。洗浄用ブラシ１１２を半導体基板１０に当接させるか否かは、任意に設定することが可能である。このため、洗浄用ブラシ１１２を半導体基板１０に当接させながら半導体基板１０を洗浄することも可能であるし、洗浄用ブラシ１１２を半導体基板１０に当接させない状態で半導体基板１０を洗浄することも可能である。
【００４２】
また、第１の洗浄室１０２には、第１の洗浄液を吐出するためのノズル１１４が設けられている。かかるノズル１１４は、洗浄される半導体基板１０が配置される箇所の両側にそれぞれ設けられている。ノズル１１４から吐出される第１の洗浄液は、半導体基板１０の第１の主面側と第２の主面側にそれぞれ供給される。
【００４３】
また、第１の洗浄室１０２には、純水を吐出するためのノズル１１６が設けられている。かかるノズル１１６は、洗浄される半導体基板１０が配される箇所の両側にそれぞれ設けられている。ノズル１１６から吐出される純水は、半導体基板１０の第１の主面側と第２の主面側にそれぞれ供給される。
【００４４】
第２の洗浄室１０４には、半導体基板１０を超音波洗浄法により洗浄する超音波洗浄機（図示せず）が設けられている。かかる超音波洗浄機の洗浄槽（図示せず）には、第２の洗浄液が貯留されている。かかる第２の洗浄液としては、例えば、アンモニアと過酸化水素と水とが混合されて成る薬液が用いられる。かかる薬液は、ＡＰＭ（Ammonia-Hydrogen Peroxide Mixture）液と称される。
【００４５】
第３の洗浄室１０６には、第１の洗浄室１０６と同様に、半導体基板１０を支持するとともに回転させるプーリー（図示せず）が設けられている。
【００４６】
また、第３の洗浄室には、半導体基板１０を擦るためのブラシ（洗浄用ブラシ）１１８が設けられている。洗浄用ブラシ１１８は、洗浄される半導体基板１０が配置される箇所の両側に設けられている。洗浄用ブラシ１１８の材料としては、例えばＰＶＡ等の樹脂が用いられている。洗浄用ブラシ１１８は、回転可能なものである。洗浄用ブラシ１１８を半導体基板１０に当接させるか否かは、任意に設定することが可能である。このため、洗浄用ブラシ１１８を半導体基板１０に当接させながら半導体基板１０を洗浄することも可能であるし、洗浄用ブラシ１１８を半導体基板１０に当接させない状態で半導体基板１０を洗浄することも可能である。
【００４７】
また、第３の洗浄室１０６には、第３の洗浄液を吐出するためのノズル１２０が設けられている。かかるノズル１２０は、洗浄される半導体基板１０が配置される箇所の両側にそれぞれ設けられている。ノズル１２０から吐出される第３の洗浄液は、半導体基板１０の第１の主面側と第２の主面側にそれぞれ供給される。
【００４８】
また、第３の洗浄室１０６には、純水を吐出するためのノズル１２２が設けられている。かかるノズル１２２も、洗浄される半導体基板１０が配される箇所の両側にそれぞれ設けられている。ノズル１２２から吐出される純水は、半導体基板１０の第１の主面側と第２の主面側にそれぞれ供給される。
【００４９】
乾燥室１０８は、洗浄された半導体基板１０を乾燥するためのものである。
【００５０】
本実施形態では、上述したような洗浄部１００を用い、以下のようにして半導体基板１０を洗浄する。
【００５１】
まず、化学的機械的研磨法による研磨が行われた半導体基板１０を、第１の洗浄室１０２内に搬入する。第１の洗浄室１０２内に導入された半導体基板１０は、プーリー１０８により支持される。
【００５２】
次に、半導体基板１０をプーリー１０８により回転させながら、第１の洗浄液を吐出するためのノズル１１４を介して、半導体基板１０の第１の主面と第２の主面の両方に第１の洗浄液を供給する。第１の洗浄液としては、酸性の洗浄液を用いる。より具体的には、第１の洗浄液として、例えばフッ化水素酸（フッ酸）を含む薬液を用いる。第１の洗浄液中におけるフッ酸の濃度は、例えば０．５％とする。
【００５３】
酸性の第１の洗浄液は、半導体基板１０上に残存している金属酸化物（図示せず）やシリコン酸化物（図示せず）等を効果的に除去し得るものである。従って、酸性の第１の洗浄液を用いた洗浄においては、半導体基板１０上に残存している金属酸化物やシリコン酸化物等が効果的に除去されることとなる。
【００５４】
酸性の第１の洗浄液を用いて半導体基板１０を洗浄する際には、洗浄用ブラシ１１２を半導体基板１０に当接させない。本実施形態において、第１の洗浄液を用いて半導体基板１０を洗浄する際に、洗浄用ブラシ１１２を半導体基板１０に当接させないのは、以下のような理由によるものである。
【００５５】
即ち、洗浄用ブラシ１１２の材料は、例えばＰＶＡ等の樹脂である。酸性の薬液中においては、ＰＶＡはプラスに帯電し、ポリシリコン膜１４はマイナスに帯電する。このため、酸性の薬液である第１の洗浄液を用いて半導体基板１０を洗浄している際に、洗浄用ブラシを半導体基板１０に当接させた場合には、洗浄用ブラシ１１２の材料として用いられているＰＶＡ等がポリシリコン膜１４の表面に大量に付着してしまうこととなる。ＰＶＡ等から成る異物がポリシリコン膜１４の表面に大量に付着すると、かかる異物を後工程において十分に除去することが困難となる。このような理由により、本実施形態では、第１の洗浄液を用いて半導体基板１０を洗浄する際には、洗浄用ブラシ１１２を半導体基板１０に当接させない。
【００５６】
こうして、第１の洗浄液による洗浄、より具体的には、フッ酸を含む薬液による洗浄が行われる（ステップＳ１０）。
【００５７】
次に、半導体基板１０をプーリー１１０により回転させながら、純水を吐出するためのノズル１１６を介して、半導体基板１０の第１の主面と第２の主面の両方に純水を供給する。
【００５８】
純水を用いて半導体基板１０をリンスする際には、洗浄用ブラシ１１２を回転させながら、洗浄用ブラシ１１２を半導体基板１０に当接させる。本実施形態において、純水を用いて半導体基板１０をリンスする際に洗浄用ブラシ１１２を半導体基板１０に当接させるのは、半導体基板１０上に付着している第１の洗浄液を効果的に除去するためである。半導体基板１０をリンスする際に洗浄用ブラシ１１２を用いた場合には、半導体基板１０をリンスする際に洗浄用ブラシ１１２を用いない場合と比較して、ポリシリコン膜１４の表面に最終的に残存する異物の数を約１０分の１にまで減少させることが可能となる。
【００５９】
こうして、純水によるリンスが行われる（ステップＳ１１）。
【００６０】
次に、半導体基板１０を第１の洗浄室１０２から搬出し、第２の洗浄室１０４内に搬入する。第２の洗浄室１０４内には、超音波洗浄機が設けられている。
【００６１】
次に、第２の洗浄液が貯留されている超音波洗浄機の洗浄槽内に、半導体基板１０を浸漬する。これにより、第２の洗浄液を用いた超音波洗浄が半導体基板１０に対して行われる。
【００６２】
かかる第２の洗浄液としては、例えば、アンモニアと過酸化水素と水とが混合されて成る薬液（ＡＰＭ液）を用いる。第２の洗浄液におけるアンモニアと過酸化水素と水の混合比は、例えば１：１：５とする。超音波洗浄を行う時間は、例えば３０秒とする。
【００６３】
半導体基板１０を超音波洗浄法により洗浄するのは、半導体基板１０に付着している異物（パーティクル）を半導体基板１０から遊離させるためである。かかる異物としては、例えば研磨パッドの材料より成る研磨屑等が挙げられる。
【００６４】
こうして、第２の洗浄液を用いた超音波洗浄が行われる（ステップＳ１２）
次に、半導体基板１０を第２の洗浄室１０４から搬出し、第３の洗浄室１０６内に搬入する。第３の洗浄室１０６内に導入された半導体基板１０は、プーリー（図示せず）により支持される。
【００６５】
次に、半導体基板１０をプーリーにより回転させながら、第３の洗浄液を吐出するためのノズル１２０を介して、半導体基板１０の第１の主面と第２の主面の両方に第３の洗浄液を供給する。第３の洗浄液としては、例えば水酸化アンモニウムを含む薬液を用いる。より具体的には、第３の洗浄液として、例えば水酸化アンモニウム水溶液を用いる。第３の洗浄液中における水酸化アンモニウムの濃度は、例えば０．１％とする。
【００６６】
アルカリ性の第３の洗浄液は、半導体基板１０上に付着している異物（パーティクル）等を効果的に除去し得るものである。従って、第３の洗浄室におけるアルカリ性の第３の洗浄液を用いた洗浄においては、半導体基板１０上に残存している異物等が効果的に除去されることとなる。
【００６７】
第３の洗浄液を用いて半導体基板１０を洗浄する際には、洗浄用ブラシ１１８を回転させながら、洗浄用ブラシを半導体基板１０に当接させる。本実施形態において、第３の洗浄液を用いて半導体基板１０を洗浄する際に洗浄用ブラシ１１８を半導体基板に当接させるのは、半導体基板１０の表面に付着している異物を効果的に除去するためである。
【００６８】
こうして、第３の洗浄液による洗浄、より具体的には、水酸化アンモニウムを含む薬液を用いた洗浄が行われる（ステップＳ１３）。
【００６９】
次に、半導体基板１０をプーリーにより回転させながら、純水を吐出するためのノズル１２２を介して、半導体基板１０の第１の主面と第２の主面の両方に純水を供給する。
【００７０】
純水を用いて半導体基板１０をリンスする際には、洗浄用ブラシ１１８を回転させながら、洗浄用ブラシ１１８を半導体基板１０に当接させる。本実施形態において、純水を用いて半導体基板１０をリンスする際に洗浄用ブラシ１１８を半導体基板１０に当接させるのは、半導体基板１０上に付着している第３の洗浄液を半導体基板１０上から効果的に除去するためである。
【００７１】
こうして、純水によるリンスが行われる（ステップＳ１４）
次に、半導体基板１０を第３の洗浄室１０６から搬出し、乾燥室１０８内に搬入する。洗浄された半導体基板１０は、例えばＩＰＡ（イソプロピルアルコール）蒸気乾燥法を用いて乾燥させることが可能である。
【００７２】
なお、半導体基板１０の乾燥法は、ＩＰＡ蒸気乾燥法に限定されるものではない。例えば、半導体基板１０を、遠心乾燥装置等を用いて乾燥させてもよい。
【００７３】
こうして、半導体基板１０に対する乾燥が行われる（ステップＳ１５）。
【００７４】
次に、図２に示すように、ドライエッチングにより、ポリシリコン膜１４をエッチング除去する。
【００７５】
こうして、シリコン酸化膜２０より成る素子分離領域２１により素子領域２２が画定される。
【００７６】
この後、素子領域２２上のシリコン酸化膜１２がエッチング除去される（図示せず）。
【００７７】
この後、素子領域２２上にゲート電極とソース／ドレイン拡散層を有するトランジスタが形成される（図示せず）。
【００７８】
こうして、本実施形態による半導体装置が製造される。
【００７９】
（評価結果）
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法の評価結果について図５乃至図９を用いて説明する。図６は、評価に用いられた試料を示す断面図である。図７は、比較例による洗浄方法を示すフローチャート（その１）である。図８は、比較例による洗浄方法を示すフローチャート（その２）である。
【００８０】
本実施形態による半導体装置の製造方法の評価は、以下のようにして行った。
【００８１】
図６に示すように、シリコン基板１０上にＣＶＤ法により膜厚１５０ｎｍのポリシリコン膜１４を形成することにより、試料２４を作製した。
【００８２】
次に、ＣＭＰ法により、ポリシリコン膜１４の表面を研磨した。研磨装置としては、アプライドマテリアル社製のＣＭＰ装置（製品名：ＭＩＲＲＡ）を用いた。研磨パッドとしては、例えばローデルニッタ社製の研磨パッド（型番：ＩＣ１４００）を用いた。研磨剤としては、酸化セリウムより成る研磨砥粒を含む研磨剤を用いた。かかる研磨剤のｐＨは、約５である。研磨条件は、以下のように設定した。研磨圧力は、２０ｋＰａとした。研磨剤の供給量は、０．０５リットル／分とした。純水の供給量は、０．２５リットル／分とした。研磨時間は、６０秒間とした。研磨ヘッドの回転数は、１０２回転／分とした。研磨テーブルの回転数は、１００回とした。
【００８３】
次に、以下のようにして試料２４を洗浄した。
【００８４】
実施例１では、上述した本実施形態による洗浄方法と同様にして、試料を洗浄した（図４参照）。即ち、まず、フッ酸を含む酸性の薬液（第１の洗浄液）により洗浄を行い（ステップＳ１０）、この後、純水によるリンスを行い（ステップＳ１１）、この後、ＡＰＭ液（第２の洗浄液）を用いて超音波洗浄を行い（ステップＳ１２）、この後、水酸化アンモニウムを含むアルカリ性の薬液（第３の洗浄液）により洗浄を行い（ステップＳ１３）、この後、純水によるリンスを行い（ステップＳ１４）、この後、乾燥を行った（ステップＳ１５）。
【００８５】
比較例１では、図７に示すように、まず、ＡＰＭ液（第２の薬液）を用いて超音波洗浄を行い（ステップＳ２０）、この後、水酸化アンモニウムを含むアルカリ性の薬液（第３の洗浄液）により洗浄を行い（ステップＳ２１）、この後、純水によるリンスを行い（ステップＳ２２）、この後、フッ酸を含む酸性の薬液（第１の薬液）により洗浄を行い（ステップＳ２３）、この後、純水によるリンスを行い（ステップＳ２４）、この後、乾燥を行った（ステップＳ２５）。
【００８６】
比較例２では、図８に示すように、まず、ＡＰＭ液（第２の薬液）を用いて超音波洗浄を行い（ステップＳ３０）、この後、フッ酸を含む酸性の薬液（第１の薬液）により洗浄を行い（ステップＳ３１）、この後、純水によるリンスを行い（ステップＳ３２）、この後、水酸化アンモニウムを含むアルカリ性の薬液（第３の洗浄液）により洗浄を行い（ステップＳ３３）、この後、純水によるリンスを行い（ステップＳ３４）、この後、乾燥を行った（ステップ３５）。
【００８７】
図９は、試料のポリシリコン膜の表面に残存した異物を示す図である。図９（ａ）は、顕微鏡写真を示しており、図９（ｂ）はＳＥＭ（Scanning Electron Microscope、走査型電子顕微鏡）像を示している。
【００８８】
図９に示すように、ポリシリコン膜１４の表面には、異物２６が付着していた。
【００８９】
また、レーザ式のウェハ検査装置を用いて、ポリシリコン膜の表面に残存している異物２６の数を測定した。かかるウェハ検査装置としては、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製のウェハ検査装置（製品名：ＡＩＴ ＸＰ）を用いた。かかるウェハ検査装置は、０．１μｍ以上の大きさの異物を検出することが可能なウェハ検査装置である。
【００９０】
比較例１では、検出された異物数は、数万個／ｃｍ２以上であった。
【００９１】
比較例２でも、検出された異物数は、数万個／ｃｍ２以上であった。
【００９２】
これに対し、実施例１では、検出された異物数は、０．１１個／ｃｍ２以上であった。
【００９３】
このことから、本実施形態によれば、ポリシリコン膜１４の表面から確実に異物を除去し得ることが分かる。
【００９４】
また、フッ酸（第１の洗浄液）による洗浄（ステップＳ１０）の直後に行われる純水によるリンス（ステップＳ１１）の際に、洗浄用ブラシ１１２を用いてリンスを行った場合と、洗浄用ブラシ１１２を用いることなくリンスを行った場合について、ポリシリコン膜１４の表面に最終的に残存する異物の数を測定した。かかる異物を測定する際には、レーザ式のウェハ検査装置を用いた。
【００９５】
フッ酸（第１の洗浄液）による洗浄（ステップＳ１０）の直後に行われる純水によるリンス（ステップＳ１１）の際に、洗浄用ブラシ１１２を用いてリンスを行った場合には、洗浄用ブラシ１１２を用いることなくリンスを行った場合と比較して、ポリシリコン膜１４の表面に最終的に残存する異物の数は、約１０分の１となった。
【００９６】
このように、本実施形態による半導体装置の製造方法は、酸性の薬液より成る第１の洗浄液を用いて半導体基板１０を洗浄した後、第２の薬液を用いて超音波洗浄を行い、この後、アルカリ性の薬液より成る第３の洗浄液を用いて半導体基板１０を洗浄することに特徴がある。
【００９７】
酸性の薬液中においては、ポリシリコン膜１４はマイナスに帯電し、異物２６はプラスに帯電すると考えられる。このため、酸性の薬液を用いた洗浄においては、異物２６がポリシリコン膜１４に再付着しやすいと考えられる。また、酸性の薬液によりポリシリコン膜１４は疎水性となるため、リンスを行っても異物２６を十分に除去しきれないと考えられる。
【００９８】
一方、アルカリ性の薬液中においては、ポリシリコン膜１４と異物２６とは同じ極性に帯電すると考えられる。このため、アルカリ性の薬液を用いた洗浄においては、異物２６とポリシリコン膜１４とが反発し合い、異物２６がポリシリコン膜１４に再付着しにくいと考えられる。また、アルカリ性の薬液によりポリシリコン膜１４は親水性となるため、異物２６が除去されやすいと考えられる。
【００９９】
本実施形態によれば、アルカリ性の洗浄液を用いた洗浄を、半導体基板１０の洗浄の最終段階で行うため、異物２６の再付着を防止しつつ、異物２６を効果的に除去することが可能となる。このため、本実施形態によれば、ＣＭＰ法による研磨により半導体基板１０上にポリシリコン膜１４が表出する場合であっても、半導体基板１０上から異物を確実に除去することができ、信頼性及び製造歩留まりの高い半導体装置を提供することが可能となる。
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による半導体装置の製造方法を図１０及び図１１を用いて説明する。図１０及び図１１は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。図１乃至図８に示す第１実施形態による半導体装置の製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
【０１００】
本実施形態による半導体装置の製造方法は、トレンチ１８内に熱酸化膜２８を形成する工程を更に有し、かかる熱酸化膜２８を研磨ストッパ膜としてシリコン酸化膜２０を研磨することに特徴がある。
【０１０１】
まず、半導体基板１０上にシリコン酸化膜１２を形成する工程から、半導体基板１０内にトレンチ１８を形成するまでの工程は、図１（ａ）を用いて上述した第１実施形態による半導体装置の製造方法と同様であるので、説明を省略する。
【０１０２】
次に、図１０（ａ）に示すように、熱酸化法により、トレンチ１８内にシリコン酸化膜（熱酸化膜）２８を形成する。かかる熱酸化膜２８の膜厚は、例えば５ｎｍとする。かかる熱酸化膜２８は、トレンチ１８の側面及び底面に形成される。この際、ポリシリコン膜１４の表面も酸化されることとなる。このため、ポリシリコン膜１４の上面及び側面には、ポリシリコン膜１４が熱酸化されて成るシリコン酸化膜（熱酸化膜）２８が形成される。
【０１０３】
次に、図１（ｂ）を用いて上述した第１実施形態による半導体装置の製造方法と同様にして、全面に、例えば高密度プラズマＣＶＤ法により、シリコン酸化膜（埋め込み酸化膜）２０を形成する（図１０（ｂ）参照）。
【０１０４】
次に、図１０（ｃ）に示すように、ＣＭＰ法により、熱酸化膜２８が露出するまで、シリコン酸化膜２０を研磨する。ポリシリコン膜１４の表面に形成された熱酸化膜２８と、ＣＶＤ法により形成されたシリコン酸化膜２０とは研磨速度が異なるため、ポリシリコン膜１４の表面に存在する熱酸化膜２８が研磨ストッパ膜として機能する。
【０１０５】
ポリシリコン膜１４の表面に形成される熱酸化膜２８は極めて薄いため、シリコン酸化膜２０に対する研磨が終了した際には、ポリシリコン膜１４の表面の少なくとも一部が熱酸化膜２８から露出した状態となる。
【０１０６】
また、ポリシリコン膜１４の表面に存在する熱酸化膜２８は極めて薄いため、シリコン酸化膜２０に対する研磨が終了した際には、ポリシリコン膜１４上の熱酸化膜２８の全部が研磨除去される場合もあり得る。この場合には、ポリシリコン膜１４が研磨ストッパ膜として機能することとなる。
【０１０７】
シリコン酸化膜２０の研磨は、例えば以下のようにして行う。研磨装置としては、例えばアプライドマテリアル社製のＣＭＰ装置（製品名：ＭＩＲＲＡ）を用いる。シリコン酸化膜２０を研磨する際には、研磨ヘッドにより半導体基板１０を回転させながら、シリコン酸化膜２０の表面を研磨パッドの表面に押し付ける。シリコン酸化膜２０を研磨する際には、研磨パッド上に研磨剤と純水とを供給する。また、シリコン酸化膜２０を研磨する際には、研磨テーブルについても回転させる。
【０１０８】
シリコン酸化膜２０を研磨する際の研磨条件は、例えば以下の通りとする。
【０１０９】
研磨剤としては、例えば、酸化セリウムより成る研磨砥粒を含む研磨剤を用いる。かかる研磨剤のｐＨは、例えば５程度である。研磨剤の供給量は、例えば０．０５リットル／分とする。純水の供給量は、例えば０．２５リットル／分とする。研磨パッドとしては、例えばローデルニッタ社製の研磨パッド（型番：ＩＣ１４００）を用いる。研磨圧力は、例えば２０ｋＰａとする。研磨ヘッドの回転数は、例えば１０２回転／分とする。研磨テーブルの回転数は、例えば１００回転／分とする。
【０１１０】
こうして、シリコン酸化膜２０が研磨されることとなる。
【０１１１】
次に、図３乃至図５を用いて上述した第１実施形態による半導体装置の製造方法と同様にして、半導体基板１０を洗浄する。
【０１１２】
次に、図３及び図５を用いて上述した第１実施形態による半導体装置の製造方法と同様にして、半導体基板１０を乾燥させる。
【０１１３】
次に、ドライエッチングにより、熱酸化膜２８及びポリシリコン膜１４をエッチング除去する。
【０１１４】
こうして、シリコン酸化膜２０より成る素子分離領域２１により素子領域２２が画定される。
【０１１５】
この後、素子領域２２上のシリコン酸化膜１２がエッチング除去される（図示せず）。
【０１１６】
この後、素子領域２２上にゲート電極とソース／ドレイン拡散層を有するトランジスタが形成される（図示せず）。
【０１１７】
こうして、本実施形態による半導体装置が製造される。
【０１１８】
（評価結果）
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法の評価結果について用いて説明する。
【０１１９】
本実施形態による半導体装置の評価は、以下のようにして行った。
【０１２０】
まず、以下のようにして、試料を作製した。即ち、まず、シリコン基板上にＣＶＤ法により膜厚１００ｎｍのポリシリコン膜を形成した。次に、熱酸化法により、ポリシリコン膜の表面に膜厚５ｎｍの熱酸化膜を形成した。成膜室内の雰囲気は、水蒸気より成る雰囲気とした。基板温度は、７５０℃とした。次に、高密度プラズマＣＶＤ法により、膜厚７０ｎｍのシリコン酸化膜を形成した。こうして、試料を作製した。
【０１２１】
次に、ＣＭＰ法により、熱酸化膜の表面が露出するまで、シリコン酸化膜を研磨した。研磨装置としては、アプライドマテリアル社製のＣＭＰ装置（製品名：ＭＩＲＲＡ）を用いた。研磨パッドとしては、例えばローデルニッタ社製の研磨パッド（型番：ＩＣ１４００）を用いた。研磨剤としては、酸化セリウムより成る研磨砥粒を含む研磨剤を用いた。かかる研磨剤のｐＨは、約５である。研磨条件は、以下のように設定した。研磨圧力は、２０ｋＰａとした。研磨剤の供給量は、０．０５リットル／分とした。純水の供給量は、０．２５リットル／分とした。研磨時間は、６０秒間とした。研磨ヘッドの回転数は、１０２回転／分とした。研磨テーブルの回転数は、１００回とした。
【０１２２】
次に、以下のようにして試料を洗浄した。
【０１２３】
実施例２は、本実施形態による半導体装置の製造方法に対応するものであり、上述した第１実施形態による洗浄方法と同様にして、試料を洗浄した（図参照）。即ち、まず、フッ酸を含む酸性の薬液（第１の洗浄液）により洗浄を行い（ステップＳ１０）、この後、純水によるリンスを行い（ステップＳ１１）、この後、ＡＰＭ液（第２の洗浄液）を用いて超音波洗浄を行い（ステップＳ１２）、この後、水酸化アンモニウムを含むアルカリ性の薬液（第３の洗浄液）により洗浄を行い（ステップＳ１３）、この後、純水によるリンスを行い（ステップＳ１４）、この後、乾燥を行った（ステップＳ１５）。
【０１２４】
比較例３では、図７を用いて上述した洗浄方法と同様の洗浄方法により、半導体基板１０を洗浄した。即ち、ＡＰＭ液（第２の薬液）を用いて超音波洗浄を行い（ステップＳ２０）、この後、水酸化アンモニウムを含むアルカリ性の薬液（第３の洗浄液）により洗浄を行い（ステップＳ２１）、この後、純水によるリンスを行い（ステップＳ２２）、この後、フッ酸を含む酸性の薬液（第１の薬液）により洗浄を行い（ステップＳ２３）、この後、純水によるリンスを行い（ステップＳ２４）、この後、乾燥を行った（ステップＳ２５）。
【０１２５】
比較例４では、図８を用いて上述した洗浄方法と同様の洗浄方法により、半導体基板１０を洗浄した。即ち、まず、ＡＰＭ液（第２の薬液）を用いて超音波洗浄を行い（ステップＳ３０）、この後、フッ酸を含む酸性の薬液（第１の薬液）により洗浄を行い（ステップＳ３１）、この後、純水によるリンスを行い（ステップＳ３２）、この後、水酸化アンモニウムを含むアルカリ性の薬液（第３の洗浄液）により洗浄を行い（ステップＳ３３）、この後、純水によるリンスを行い（ステップＳ３４）、この後、乾燥を行った（ステップ３５）。
【０１２６】
また、レーザ式のウェハ検査装置を用いて、ポリシリコン膜の表面に残存している異物を測定した。かかるウェハ検査装置としては、日立ハイテクノロジー社製のウェハ検査装置（製品名：ＬＳ６８００）を用いた。かかるウェハ検査装置は、０．１μｍ以上の大きさの異物を検出可能である。
【０１２７】
比較例３では、検出された異物数は、数万個／ｃｍ２以上であった。
【０１２８】
比較例４でも、検出された異物数は、数万個／ｃｍ２以上であった。
【０１２９】
実施例２では、検出された異物数は、０．２９個／ｃｍ２以上であった。
【０１３０】
なお、実施例２において検出された異物数が、上述した実施例１において検出された異物数より多くなっているのは、実施例２において用いられたウェハ検査装置は、実施例１において用いられたウェハ検査装置より、検出感度が高いためである。
【０１３１】
このように、本実施形態の場合にも、異物を確実に除去し得ることが分かる。
【０１３２】
また、フッ酸（第１の洗浄液）による洗浄の直後に行われる純水によるリンスの際に、洗浄用ブラシ１１２を用いてリンスを行った場合と、洗浄用ブラシ１１２を用いることなくリンスを行った場合について、ポリシリコン膜１４の表面に最終的に残存する異物２６の数を測定した。かかる異物２６を測定する際には、レーザ式のウェハ検査装置を用いた。
【０１３３】
フッ酸による洗浄の直後に行われる純水によるリンスの際に、洗浄用ブラシ１１２を用いてリンスを行った場合には、洗浄用ブラシ１１２を用いることなくリンスを行った場合と比較して、ポリシリコン膜１４の表面に最終的に残存する異物の数は、約１０分の１となった。
【０１３４】
本実施形態では、ポリシリコン膜１４の表面の少なくとも一部が熱酸化膜２８から露出した状態となり得る。このため、本実施形態においても、ポリシリコン膜１４が表出している半導体基板１０に対して洗浄を行うこととなる。本実施形態においても、アルカリ性の洗浄液を用いた洗浄を、半導体基板１０の洗浄の最終段階で行うため、異物の再付着を防止しつつ、異物を効果的に除去することが可能となる。このため、本実施形態によっても、信頼性及び製造歩留まりの高い半導体装置を提供することが可能となる。
【０１３５】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態による半導体装置の製造方法を図１２乃至図１５を用いて説明する。図１２乃至図１５は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。図１乃至図１２に示す第１又は第２実施形態による半導体装置の製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
【０１３６】
本実施形態による半導体装置の製造方法は、導体プラグの材料としてポリシリコン膜を用いることに特徴がある。
【０１３７】
まず、図１２（ａ）に示すように、例えばシリコンより成る半導体基板１０に、素子領域を画定する素子分離領域２１を形成する。素子分離領域２１は、例えばＳＴＩ法により形成することができる。
【０１３８】
次に、全面に、膜厚３ｎｍのゲート絶縁膜３０を形成する。ゲート絶縁膜３０は、例えば熱酸化法により形成することできる。
【０１３９】
次に、全面に、膜厚１００ｎｍのポリシリコン膜３２を形成する。この後、フォトリソグラフィ技術を用い、ポリシリコン膜３２をゲート電極の形状にパターニングする。ポリシリコン膜をパターニングする際には、例えば異方性のドライエッチングを用いる。こうして、ポリシリコンより成るゲート電極３２が形成される（図１２（ｂ）参照）。
【０１４０】
次に、例えばイオン注入法により、ゲート電極３２をマスクとして、ゲート電極３２の両側の半導体基板１０内にドーパント不純物を導入する。こうして、ゲート電極３２の両側の半導体基板１０内に、エクステンションソース／ドレイン構造の浅い領域を構成する不純物拡散領域３４、即ちエクステンション領域３４が形成される。
【０１４１】
次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、膜厚５０ｎｍのシリコン酸化膜を形成する。
【０１４２】
次に、シリコン酸化膜を異方性エッチングする。こうして、ゲート電極３２の側壁部分に、シリコン酸化膜から成るサイドウォール絶縁膜３６が形成される。
【０１４３】
次に、例えばイオン注入法により、ゲート電極３２及びサイドウォール絶縁膜３６をマスクとして、半導体基板１０内にドーパント不純物を導入する。こうして、側壁部分にサイドウォール絶縁膜３６が形成されたゲート電極３２の両側の半導体基板１０内に、エクステンションソース／ドレイン構造の深い領域を構成する不純物拡散領域３８が形成される。浅い不純物拡散領域３４と深い不純物拡散領域３８とにより、エクステンションソース／ドレイン構造のソース／ドレイン拡散層４０が構成される。
【０１４４】
次に、例えばＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）法により、ソース／ドレイン拡散層４０に導入されたドーパント不純物を活性化するための熱処理を行う。
【０１４５】
こうして、ゲート電極３２とソース／ドレイン拡散層４０とを有するトランジスタ４２が形成される。
【０１４６】
次に、図１３（ｃ）に示すように、全面に、例えばＣＶＤ法により、例えばシリコン酸化膜より成る層間絶縁膜４４を形成する。層間絶縁膜４４の膜厚は、例えば６００ｎｍとする。
【０１４７】
次に、図１４（ａ）に示すように、フォトリソグラフィ技術を用い、層間絶縁膜４４に、ソース／ドレイン拡散層４０に達するコンタクトホール（開口部）４６を形成する。
【０１４８】
次に、図１４（ｂ）に示すように、全面に、例えばＣＶＤ法により、ポリシリコン膜を形成する。ポリシリコン膜４８の膜厚は、例えば８００ｎｍとする。かかるポリシリコン膜４８は、被研磨膜となるものである。
【０１４９】
次に、例えばＣＭＰ法により、層間絶縁膜４４の表面が露出するまでポリシリコン膜４８を研磨する。これにより、ポリシリコン膜より成る導体プラグ４８がコンタクトホール４６内に埋め込まれる。
【０１５０】
ポリシリコン膜４８の研磨は、例えば以下のようにして行う。
【０１５１】
研磨装置としては、例えばアプライドマテリアル社製のＣＭＰ装置（製品名：ＭＩＲＲＡ）を用いる。ポリシリコン膜４８を研磨する際には、研磨ヘッドにより半導体基板１０を回転させながら、ポリシリコン膜４８の表面を研磨パッドの表面に押し付ける。ポリシリコン膜４８を研磨する際には、研磨パッド上に研磨剤を供給する。また、ポリシリコン膜４８を研磨する際には、研磨テーブルについても回転させる。
【０１５２】
ポリシリコン膜４８を研磨する際の研磨条件は、例えば以下の通りとする。
【０１５３】
研磨剤としては、例えば、酸化シリコンより成る研磨砥粒を含む研磨剤を用いる。かかる研磨剤のｐＨは、例えば１０程度である。研磨剤の供給量は、例えば０．１リットル／分とする。研磨パッドとしては、例えばローデルニッタ社製の研磨パッド（型番：ＩＣ１５１０）を用いる。研磨圧力は、例えば２１ｋＰａとする。研磨ヘッドの回転数は、例えば１０２回転／分とする。研磨テーブルの回転数は、例えば１００回転／分とする。
【０１５４】
こうして、コンタクトホール４６内にポリシリコン膜より成る導体プラグ４８が埋め込まれる。
【０１５５】
次に、図３乃至図５を用いて上述した第１実施形態による半導体装置の製造方法と同様にして、半導体基板１０を洗浄する。
【０１５６】
次に、図３及び図５を用いて上述した第１実施形態による半導体装置の製造方法と同様にして、半導体基板１０を乾燥させる。
【０１５７】
こうして、本実施形態による半導体装置が製造される。
【０１５８】
このように、ポリシリコン膜より成る導体プラグ４８をコンタクトホール内に埋め込む場合にも、ポリシリコン膜４８が半導体基板１０上に表出する。本実施形態においても、アルカリ性の洗浄液を用いた洗浄を、半導体基板１０の洗浄の最終段階で行うため、異物２６の再付着を防止しつつ、異物を効果的に除去することが可能となる。このため、本実施形態によっても、信頼性及び製造歩留まりの高い半導体装置を提供することが可能となる。
【０１５９】
［変形実施形態］
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【０１６０】
例えば、上記実施形態では、超音波洗浄を行う際に第２の洗浄液としてＡＰＭ液を用いる場合を例に説明したが、第２の洗浄液はＡＰＭ液に限定されるものではない。アルカリ性の薬液を第２の洗浄液として適宜用いることができる。例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ、tetramethyl ammonium hydroxide）等を第２の洗浄液として用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１６１】
【図１】本発明の第１実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図２】本発明の第１実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図３】洗浄部を示す概略図である。
【図４】第１の洗浄室の一部を示す概略図である。
【図５】本発明の第１実施形態による半導体基板の洗浄方法を示すフローチャートである。
【図６】評価に用いられた試料を示す断面図である。
【図７】比較例による洗浄方法を示すフローチャート（その１）である。
【図８】比較例による洗浄方法を示すフローチャート（その２）である。
【図９】試料のポリシリコン膜の表面に残存した異物を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図１１】本発明の第２実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図１２】本発明の第３実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図１３】本発明の第３実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図１４】本発明の第３実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その３）である。
【図１５】本発明の第３実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その４）である。
【図１６】従来の半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【符号の説明】
【０１６２】
１０…半導体基板
１２…シリコン酸化膜
１４…ポリシリコン膜
１５…積層膜
１６…開口部
１８…トレンチ
２０…シリコン酸化膜
２１…素子分離領域
２２…素子領域
２４…試料
２６…異物
２８…熱酸化膜
３０…ゲート絶縁膜
３２…ゲート電極
３４…不純物拡散領域、エクステンション領域
３６…サイドウォール絶縁膜
３８…不純物拡散領域
４０…ソース／ドレイン拡散層
４２…トランジスタ
４４…層間絶縁膜
４６…コンタクトホール
４８…ポリシリコン膜、導体プラグ
１００…洗浄部
１０２…第１の洗浄室
１０４…第２の洗浄室
１０６…第３の洗浄室
１０８…乾燥室
１１０…プーリー
１１２…洗浄用ブラシ
１１４…ノズル
１１６…ノズル
１１８…洗浄用ブラシ
１２０…ノズル
１２２…ノズル
２１０…半導体基板
２１２…シリコン酸化膜
２１４…ポリシリコン膜
２１５…積層膜
２１６…開口部
２１８…トレンチ
２２０…シリコン酸化膜
２２１…素子分離領域
２２２…素子領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に係り、特に、化学的機械的研磨法により研磨を行う半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、素子領域を画定する素子分離領域を形成するための技術として、ＬＯＣＯＳ（LOCal Oxidation of Silicon、局所酸化）法が広く知られている。
【０００３】
しかし、ＬＯＣＯＳ法により素子分離領域を形成した場合には、バーズビークによって素子領域が小さくなる傾向がある。また、ＬＯＣＯＳ法により素子分離領域を形成した場合には、基板表面に大きな段差が形成されてしまう。このため、ＬＯＣＯＳ法を用いて素子分離領域を形成する技術では、更なる微細化・高集積化が困難であった。
【０００４】
ＬＯＣＯＳ法に代わる方法として、ＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）法が注目されている。ＳＴＩ法による素子分離領域の形成方法を以下に図を用いて説明する。図１６は、従来の半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【０００５】
図１６（ａ）に示すように、半導体基板２１０上に、シリコン酸化膜２１２、シリコン窒化膜２１４を順次形成する。これにより、シリコン酸化膜２１２及びシリコン窒化膜２１４より成る積層膜２１５が形成される。
【０００６】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、シリコン窒化膜２１４及びシリコン酸化膜２１２をパターニングする。これにより、シリコン窒化膜２１４及びシリコン酸化膜２１２に、半導体基板２１０に達する開口部２１６が形成される。
【０００７】
次に、開口部２１６が形成されたシリコン窒化膜２１４をマスクとして半導体基板２１０を異方性エッチングする。こうして、半導体基板２１０にトレンチ２１８が形成される。
【０００８】
次に、図１６（ｂ）に示すように、トレンチ２１８内及びシリコン窒化膜２１４上にシリコン酸化膜２２０を形成する。
【０００９】
次に、図１６（ｃ）に示すように、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing、化学的機械的研磨）法により、シリコン窒化膜２１４の表面が露出するまで、シリコン酸化膜２２０を研磨する。シリコン窒化膜２１４は、シリコン酸化膜２２０を研磨する際の研磨ストッパとして機能する。こうして、トレンチ２１８内にシリコン酸化膜２２０より成る素子分離領域２２１が埋め込まれ、素子分離領域２２１により素子領域２２２が画定される。
【００１０】
次に、リン酸を用いたウエットエッチングにより、シリコン窒化膜２１４を除去する。
【００１１】
この後、シリコン酸化膜２１２がエッチング除去される（図示せず）。
【００１２】
この後、素子領域２２２上にトランジスタが形成される（図示せず）。
【００１３】
こうして、半導体装置が製造される。
【００１４】
ＳＴＩ法を用いて素子分離領域２２１を形成すれば、ＬＯＣＯＳ法で素子分離領域を形成する場合のようなバーズビークが発生することはなく、素子領域２２２が狭くなってしまうのを防止することができる。また、トレンチ２１８の深さを深く設定することにより、実効的な素子間距離を長くすることができるため、高い素子分離機能を得ることができる。
【００１５】
近時、研磨ストッパ膜の材料として、ポリシリコン膜を用いることが提案されている。ポリシリコン膜は、ドライエッチングにより除去することが可能な材料である。研磨ストッパ膜としてポリシリコン膜を用いれば、研磨ストッパ膜を除去する際にウエット処理が不要となるため、製造工程の簡略化及び製造コストの低減に寄与することが可能となる。
【００１６】
また、近時では、ポリシリコン膜より成る導体プラグをコンタクトホール内に埋め込むことも提案されている（特許文献６参照）。
【００１７】
ポリシリコン膜より成る導体プラグは、開口部が形成された絶縁膜上にポリシリコン膜を形成し、かかるポリシリコン膜を絶縁膜の表面が露出するまでＣＭＰ法により研磨することにより、開口部内に埋め込まれる。
【００１８】
なお、本願発明の背景技術としては以下のようなものがある。
【特許文献１】特開２０００−３５３６８０号公報
【特許文献２】特開平１１−３１７４４３号公報
【特許文献３】特開２００５−１６６９８２号公報
【特許文献４】特開２００２−７５９２８号公報
【特許文献５】特開２０００−１２４３０３号公報
【特許文献６】特開２００２−２６２９０号公報
【特許文献７】特表２００３−５１３４４３号公報
【特許文献８】特開２０００−４０６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、上述した提案されている半導体装置の製造方法では、ポリシリコン膜の表面に異物（パーティクル）が残存してしまい、信頼性や製造歩留まりが低下してしまう場合があった。
【００２０】
本発明の目的は、ＣＭＰ法による研磨によりポリシリコン膜等が半導体基板上に表出する場合であっても、信頼性や製造歩留まりの低下を防止し得る半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の一観点によれば、化学的機械的研磨法により研磨を行う工程であって、半導体基板上にポリシリコン膜が表出した状態になる工程と；前記半導体基板を洗浄する工程とを有する半導体装置の製造方法であって、前記半導体基板を洗浄する工程は、酸性の第１の洗浄液を用いて洗浄を行う第１の工程と；前記第１の工程の後に、第２の洗浄液を用いて超音波洗浄を行う第２の工程と；前記第２の工程の後に、アルカリ性の第３の洗浄液を用いて洗浄を行う第３の工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【００２２】
本発明の他の観点によれば、半導体基板上にポリシリコン膜を形成する工程と；前記ポリシリコン膜及び前記半導体基板をエッチングすることにより、前記半導体基板に溝を形成する工程と；前記溝の内面及び前記ポリシリコン膜の表面に、熱酸化法により熱酸化膜を形成する工程と；前記溝内及び前記ポリシリコン膜上に絶縁膜を形成する工程と；前記熱酸化膜の表面が露出するまで前記絶縁膜を化学的機械的研磨法により研磨することにより、前記絶縁膜より成る素子分離領域を前記溝内に埋め込む工程と；前記半導体基板を洗浄する工程とを有する半導体装置の製造方法であって、前記半導体基板を洗浄する工程は、酸性の第１の洗浄液を用いて洗浄を行う第１の工程と；前記第１の工程の後に、第２の洗浄液を用いて超音波洗浄を行う第２の工程と；前記第２の工程の後に、アルカリ性の第３の洗浄液を用いて洗浄を行う第３の工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、アルカリ性の洗浄液を用いた洗浄を、半導体基板の洗浄の最終段階で行うため、異物の再付着を防止しつつ、異物を効果的に除去することが可能となる。このため、本発明によれば、ＣＭＰ法による研磨により半導体基板上にポリシリコン膜等が表出する場合であっても、半導体基板上から異物を確実に除去することができ、信頼性及び製造歩留まりの高い半導体装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による半導体装置の製造方法を図１乃至図９を用いて説明する。図１及び図２は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【００２５】
まず、例えばシリコンより成る半導体基板１０上の全面に、例えば熱酸化法により、膜厚１０ｎｍのシリコン酸化膜１２を形成する。
【００２６】
次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、膜厚１００ｎｍのポリシリコン膜１４を形成する。
【００２７】
こうして、シリコン酸化膜１２及びポリシリコン膜１４により、積層膜１５が構成される。
【００２８】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜（図示せず）を形成する。
【００２９】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜に開口部１６を形成する。
【００３０】
次に、フォトレジスト膜をマスクとして、ポリシリコン膜１４及びシリコン酸化膜１２をエッチングする。これにより、積層膜１５に半導体基板に達する開口部１６が形成される。
【００３１】
次に、半導体基板１０を更に異方性エッチングする。これにより、素子分離領域を埋め込むためのトレンチ（溝）１８が半導体基板１０に形成される（図１（ａ）参照）。トレンチ１８の深さは、積層膜１５の表面から例えば４００ｎｍ程度とする。
【００３２】
次に、図１（ｂ）に示すように、全面に、例えば高密度プラズマＣＶＤ法により、シリコン酸化膜（埋め込み酸化膜）２０を形成する。シリコン酸化膜の膜厚は、例えば５００ｎｍとする。こうして、トレンチ１８内にシリコン酸化膜２０が埋め込まれ、表面に凹凸が存在するシリコン酸化膜２０が形成される。かかるシリコン酸化膜２０は、被研磨膜となるものである。
【００３３】
次に、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing、化学的機械的研磨）法により、ポリシリコン膜１４の表面が露出するまでシリコン酸化膜２０を研磨する。
【００３４】
シリコン酸化膜２０の研磨は、例えば以下のようにして行う。研磨装置としては、例えばアプライドマテリアル社製のＣＭＰ装置（製品名：ＭＩＲＲＡ）を用いる。シリコン酸化膜２０を研磨する際には、研磨ヘッド（図示せず）により半導体基板１０を回転させながら、シリコン酸化膜２０の表面を研磨パッド（図示せず）の表面に押し付ける。シリコン酸化膜２０を研磨する際には、研磨パッド上に研磨剤と純水とを供給する。また、シリコン酸化膜２０を研磨する際には、研磨テーブル（図示せず）についても回転させる。
【００３５】
シリコン酸化膜２０を研磨する際の研磨条件は、例えば以下の通りとする。
【００３６】
研磨剤としては、例えば酸化セリウムより成る研磨砥粒を含む研磨剤を用いる。かかる研磨剤のｐＨは、例えば５程度である。研磨剤の供給量は、例えば０．０５リットル／分とする。純水の供給量は、例えば０．２５リットル／分とする。研磨パッドとしては、例えばローデルニッタ社製の研磨パッド（型番：ＩＣ１４００）を用いる。研磨圧力は、例えば２０ｋＰａとする。研磨ヘッドの回転数は、例えば１０２回転／分とする。研磨テーブルの回転数は、例えば１００回転／分とする。
【００３７】
こうして、ポリシリコン膜１４の表面が露出するまで、シリコン酸化膜２０が研磨される（図１（ｃ）参照）。
【００３８】
次に、半導体基板（半導体ウェハ）１０を洗浄する。図３は、本実施形態において用いられる洗浄部を示す概略図である。図４は、第１の洗浄室の一部を示す概略図である。図５は、本実施形態による半導体基板の洗浄方法を示すフローチャートである。
【００３９】
図３に示すように、洗浄部１００は、第１の洗浄を行うための第１の洗浄室１０２と、第１の洗浄が行われた半導体基板１０に対して第２の洗浄を行うための第２の洗浄室１０４と、第２の洗浄が行われた半導体基板１０に対して第３の洗浄を行うための第３の洗浄室１０６と、洗浄が完了した半導体基板１０を乾燥させる乾燥室１０８とを有している。
【００４０】
第１の洗浄室１０２には、半導体基板１０を支持するとともに回転させるプーリー１１０が設けられている。
【００４１】
また、第１の洗浄室１０２には、半導体基板１０を擦るためのブラシ（洗浄用ブラシ）１１２が設けられている。洗浄用ブラシ１１２は、洗浄される半導体基板１０が配置される箇所の両側に設けられている。洗浄用ブラシ１１２の材料としては、例えばＰＶＡ（ポリビニルアルコール）等の樹脂が用いられている。洗浄用ブラシ１１２は、回転可能なものである。洗浄用ブラシ１１２を半導体基板１０に当接させるか否かは、任意に設定することが可能である。このため、洗浄用ブラシ１１２を半導体基板１０に当接させながら半導体基板１０を洗浄することも可能であるし、洗浄用ブラシ１１２を半導体基板１０に当接させない状態で半導体基板１０を洗浄することも可能である。
【００４２】
また、第１の洗浄室１０２には、第１の洗浄液を吐出するためのノズル１１４が設けられている。かかるノズル１１４は、洗浄される半導体基板１０が配置される箇所の両側にそれぞれ設けられている。ノズル１１４から吐出される第１の洗浄液は、半導体基板１０の第１の主面側と第２の主面側にそれぞれ供給される。
【００４３】
また、第１の洗浄室１０２には、純水を吐出するためのノズル１１６が設けられている。かかるノズル１１６は、洗浄される半導体基板１０が配される箇所の両側にそれぞれ設けられている。ノズル１１６から吐出される純水は、半導体基板１０の第１の主面側と第２の主面側にそれぞれ供給される。
【００４４】
第２の洗浄室１０４には、半導体基板１０を超音波洗浄法により洗浄する超音波洗浄機（図示せず）が設けられている。かかる超音波洗浄機の洗浄槽（図示せず）には、第２の洗浄液が貯留されている。かかる第２の洗浄液としては、例えば、アンモニアと過酸化水素と水とが混合されて成る薬液が用いられる。かかる薬液は、ＡＰＭ（Ammonia-Hydrogen Peroxide Mixture）液と称される。
【００４５】
第３の洗浄室１０６には、第１の洗浄室１０６と同様に、半導体基板１０を支持するとともに回転させるプーリー（図示せず）が設けられている。
【００４６】
また、第３の洗浄室には、半導体基板１０を擦るためのブラシ（洗浄用ブラシ）１１８が設けられている。洗浄用ブラシ１１８は、洗浄される半導体基板１０が配置される箇所の両側に設けられている。洗浄用ブラシ１１８の材料としては、例えばＰＶＡ等の樹脂が用いられている。洗浄用ブラシ１１８は、回転可能なものである。洗浄用ブラシ１１８を半導体基板１０に当接させるか否かは、任意に設定することが可能である。このため、洗浄用ブラシ１１８を半導体基板１０に当接させながら半導体基板１０を洗浄することも可能であるし、洗浄用ブラシ１１８を半導体基板１０に当接させない状態で半導体基板１０を洗浄することも可能である。
【００４７】
また、第３の洗浄室１０６には、第３の洗浄液を吐出するためのノズル１２０が設けられている。かかるノズル１２０は、洗浄される半導体基板１０が配置される箇所の両側にそれぞれ設けられている。ノズル１２０から吐出される第３の洗浄液は、半導体基板１０の第１の主面側と第２の主面側にそれぞれ供給される。
【００４８】
また、第３の洗浄室１０６には、純水を吐出するためのノズル１２２が設けられている。かかるノズル１２２も、洗浄される半導体基板１０が配される箇所の両側にそれぞれ設けられている。ノズル１２２から吐出される純水は、半導体基板１０の第１の主面側と第２の主面側にそれぞれ供給される。
【００４９】
乾燥室１０８は、洗浄された半導体基板１０を乾燥するためのものである。
【００５０】
本実施形態では、上述したような洗浄部１００を用い、以下のようにして半導体基板１０を洗浄する。
【００５１】
まず、化学的機械的研磨法による研磨が行われた半導体基板１０を、第１の洗浄室１０２内に搬入する。第１の洗浄室１０２内に導入された半導体基板１０は、プーリー１０８により支持される。
【００５２】
次に、半導体基板１０をプーリー１０８により回転させながら、第１の洗浄液を吐出するためのノズル１１４を介して、半導体基板１０の第１の主面と第２の主面の両方に第１の洗浄液を供給する。第１の洗浄液としては、酸性の洗浄液を用いる。より具体的には、第１の洗浄液として、例えばフッ化水素酸（フッ酸）を含む薬液を用いる。第１の洗浄液中におけるフッ酸の濃度は、例えば０．５％とする。
【００５３】
酸性の第１の洗浄液は、半導体基板１０上に残存している金属酸化物（図示せず）やシリコン酸化物（図示せず）等を効果的に除去し得るものである。従って、酸性の第１の洗浄液を用いた洗浄においては、半導体基板１０上に残存している金属酸化物やシリコン酸化物等が効果的に除去されることとなる。
【００５４】
酸性の第１の洗浄液を用いて半導体基板１０を洗浄する際には、洗浄用ブラシ１１２を半導体基板１０に当接させない。本実施形態において、第１の洗浄液を用いて半導体基板１０を洗浄する際に、洗浄用ブラシ１１２を半導体基板１０に当接させないのは、以下のような理由によるものである。
【００５５】
即ち、洗浄用ブラシ１１２の材料は、例えばＰＶＡ等の樹脂である。酸性の薬液中においては、ＰＶＡはプラスに帯電し、ポリシリコン膜１４はマイナスに帯電する。このため、酸性の薬液である第１の洗浄液を用いて半導体基板１０を洗浄している際に、洗浄用ブラシを半導体基板１０に当接させた場合には、洗浄用ブラシ１１２の材料として用いられているＰＶＡ等がポリシリコン膜１４の表面に大量に付着してしまうこととなる。ＰＶＡ等から成る異物がポリシリコン膜１４の表面に大量に付着すると、かかる異物を後工程において十分に除去することが困難となる。このような理由により、本実施形態では、第１の洗浄液を用いて半導体基板１０を洗浄する際には、洗浄用ブラシ１１２を半導体基板１０に当接させない。
【００５６】
こうして、第１の洗浄液による洗浄、より具体的には、フッ酸を含む薬液による洗浄が行われる（ステップＳ１０）。
【００５７】
次に、半導体基板１０をプーリー１１０により回転させながら、純水を吐出するためのノズル１１６を介して、半導体基板１０の第１の主面と第２の主面の両方に純水を供給する。
【００５８】
純水を用いて半導体基板１０をリンスする際には、洗浄用ブラシ１１２を回転させながら、洗浄用ブラシ１１２を半導体基板１０に当接させる。本実施形態において、純水を用いて半導体基板１０をリンスする際に洗浄用ブラシ１１２を半導体基板１０に当接させるのは、半導体基板１０上に付着している第１の洗浄液を効果的に除去するためである。半導体基板１０をリンスする際に洗浄用ブラシ１１２を用いた場合には、半導体基板１０をリンスする際に洗浄用ブラシ１１２を用いない場合と比較して、ポリシリコン膜１４の表面に最終的に残存する異物の数を約１０分の１にまで減少させることが可能となる。
【００５９】
こうして、純水によるリンスが行われる（ステップＳ１１）。
【００６０】
次に、半導体基板１０を第１の洗浄室１０２から搬出し、第２の洗浄室１０４内に搬入する。第２の洗浄室１０４内には、超音波洗浄機が設けられている。
【００６１】
次に、第２の洗浄液が貯留されている超音波洗浄機の洗浄槽内に、半導体基板１０を浸漬する。これにより、第２の洗浄液を用いた超音波洗浄が半導体基板１０に対して行われる。
【００６２】
かかる第２の洗浄液としては、例えば、アンモニアと過酸化水素と水とが混合されて成る薬液（ＡＰＭ液）を用いる。第２の洗浄液におけるアンモニアと過酸化水素と水の混合比は、例えば１：１：５とする。超音波洗浄を行う時間は、例えば３０秒とする。
【００６３】
半導体基板１０を超音波洗浄法により洗浄するのは、半導体基板１０に付着している異物（パーティクル）を半導体基板１０から遊離させるためである。かかる異物としては、例えば研磨パッドの材料より成る研磨屑等が挙げられる。
【００６４】
こうして、第２の洗浄液を用いた超音波洗浄が行われる（ステップＳ１２）
次に、半導体基板１０を第２の洗浄室１０４から搬出し、第３の洗浄室１０６内に搬入する。第３の洗浄室１０６内に導入された半導体基板１０は、プーリー（図示せず）により支持される。
【００６５】
次に、半導体基板１０をプーリーにより回転させながら、第３の洗浄液を吐出するためのノズル１２０を介して、半導体基板１０の第１の主面と第２の主面の両方に第３の洗浄液を供給する。第３の洗浄液としては、例えば水酸化アンモニウムを含む薬液を用いる。より具体的には、第３の洗浄液として、例えば水酸化アンモニウム水溶液を用いる。第３の洗浄液中における水酸化アンモニウムの濃度は、例えば０．１％とする。
【００６６】
アルカリ性の第３の洗浄液は、半導体基板１０上に付着している異物（パーティクル）等を効果的に除去し得るものである。従って、第３の洗浄室におけるアルカリ性の第３の洗浄液を用いた洗浄においては、半導体基板１０上に残存している異物等が効果的に除去されることとなる。
【００６７】
第３の洗浄液を用いて半導体基板１０を洗浄する際には、洗浄用ブラシ１１８を回転させながら、洗浄用ブラシを半導体基板１０に当接させる。本実施形態において、第３の洗浄液を用いて半導体基板１０を洗浄する際に洗浄用ブラシ１１８を半導体基板に当接させるのは、半導体基板１０の表面に付着している異物を効果的に除去するためである。
【００６８】
こうして、第３の洗浄液による洗浄、より具体的には、水酸化アンモニウムを含む薬液を用いた洗浄が行われる（ステップＳ１３）。
【００６９】
次に、半導体基板１０をプーリーにより回転させながら、純水を吐出するためのノズル１２２を介して、半導体基板１０の第１の主面と第２の主面の両方に純水を供給する。
【００７０】
純水を用いて半導体基板１０をリンスする際には、洗浄用ブラシ１１８を回転させながら、洗浄用ブラシ１１８を半導体基板１０に当接させる。本実施形態において、純水を用いて半導体基板１０をリンスする際に洗浄用ブラシ１１８を半導体基板１０に当接させるのは、半導体基板１０上に付着している第３の洗浄液を半導体基板１０上から効果的に除去するためである。
【００７１】
こうして、純水によるリンスが行われる（ステップＳ１４）
次に、半導体基板１０を第３の洗浄室１０６から搬出し、乾燥室１０８内に搬入する。洗浄された半導体基板１０は、例えばＩＰＡ（イソプロピルアルコール）蒸気乾燥法を用いて乾燥させることが可能である。
【００７２】
なお、半導体基板１０の乾燥法は、ＩＰＡ蒸気乾燥法に限定されるものではない。例えば、半導体基板１０を、遠心乾燥装置等を用いて乾燥させてもよい。
【００７３】
こうして、半導体基板１０に対する乾燥が行われる（ステップＳ１５）。
【００７４】
次に、図２に示すように、ドライエッチングにより、ポリシリコン膜１４をエッチング除去する。
【００７５】
こうして、シリコン酸化膜２０より成る素子分離領域２１により素子領域２２が画定される。
【００７６】
この後、素子領域２２上のシリコン酸化膜１２がエッチング除去される（図示せず）。
【００７７】
この後、素子領域２２上にゲート電極とソース／ドレイン拡散層を有するトランジスタが形成される（図示せず）。
【００７８】
こうして、本実施形態による半導体装置が製造される。
【００７９】
（評価結果）
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法の評価結果について図５乃至図９を用いて説明する。図６は、評価に用いられた試料を示す断面図である。図７は、比較例による洗浄方法を示すフローチャート（その１）である。図８は、比較例による洗浄方法を示すフローチャート（その２）である。
【００８０】
本実施形態による半導体装置の製造方法の評価は、以下のようにして行った。
【００８１】
図６に示すように、シリコン基板１０上にＣＶＤ法により膜厚１５０ｎｍのポリシリコン膜１４を形成することにより、試料２４を作製した。
【００８２】
次に、ＣＭＰ法により、ポリシリコン膜１４の表面を研磨した。研磨装置としては、アプライドマテリアル社製のＣＭＰ装置（製品名：ＭＩＲＲＡ）を用いた。研磨パッドとしては、例えばローデルニッタ社製の研磨パッド（型番：ＩＣ１４００）を用いた。研磨剤としては、酸化セリウムより成る研磨砥粒を含む研磨剤を用いた。かかる研磨剤のｐＨは、約５である。研磨条件は、以下のように設定した。研磨圧力は、２０ｋＰａとした。研磨剤の供給量は、０．０５リットル／分とした。純水の供給量は、０．２５リットル／分とした。研磨時間は、６０秒間とした。研磨ヘッドの回転数は、１０２回転／分とした。研磨テーブルの回転数は、１００回とした。
【００８３】
次に、以下のようにして試料２４を洗浄した。
【００８４】
実施例１では、上述した本実施形態による洗浄方法と同様にして、試料を洗浄した（図４参照）。即ち、まず、フッ酸を含む酸性の薬液（第１の洗浄液）により洗浄を行い（ステップＳ１０）、この後、純水によるリンスを行い（ステップＳ１１）、この後、ＡＰＭ液（第２の洗浄液）を用いて超音波洗浄を行い（ステップＳ１２）、この後、水酸化アンモニウムを含むアルカリ性の薬液（第３の洗浄液）により洗浄を行い（ステップＳ１３）、この後、純水によるリンスを行い（ステップＳ１４）、この後、乾燥を行った（ステップＳ１５）。
【００８５】
比較例１では、図７に示すように、まず、ＡＰＭ液（第２の薬液）を用いて超音波洗浄を行い（ステップＳ２０）、この後、水酸化アンモニウムを含むアルカリ性の薬液（第３の洗浄液）により洗浄を行い（ステップＳ２１）、この後、純水によるリンスを行い（ステップＳ２２）、この後、フッ酸を含む酸性の薬液（第１の薬液）により洗浄を行い（ステップＳ２３）、この後、純水によるリンスを行い（ステップＳ２４）、この後、乾燥を行った（ステップＳ２５）。
【００８６】
比較例２では、図８に示すように、まず、ＡＰＭ液（第２の薬液）を用いて超音波洗浄を行い（ステップＳ３０）、この後、フッ酸を含む酸性の薬液（第１の薬液）により洗浄を行い（ステップＳ３１）、この後、純水によるリンスを行い（ステップＳ３２）、この後、水酸化アンモニウムを含むアルカリ性の薬液（第３の洗浄液）により洗浄を行い（ステップＳ３３）、この後、純水によるリンスを行い（ステップＳ３４）、この後、乾燥を行った（ステップ３５）。
【００８７】
図９は、試料のポリシリコン膜の表面に残存した異物を示す図である。図９（ａ）は、顕微鏡写真を示しており、図９（ｂ）はＳＥＭ（Scanning Electron Microscope、走査型電子顕微鏡）像を示している。
【００８８】
図９に示すように、ポリシリコン膜１４の表面には、異物２６が付着していた。
【００８９】
また、レーザ式のウェハ検査装置を用いて、ポリシリコン膜の表面に残存している異物２６の数を測定した。かかるウェハ検査装置としては、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製のウェハ検査装置（製品名：ＡＩＴ ＸＰ）を用いた。かかるウェハ検査装置は、０．１μｍ以上の大きさの異物を検出することが可能なウェハ検査装置である。
【００９０】
比較例１では、検出された異物数は、数万個／ｃｍ２以上であった。
【００９１】
比較例２でも、検出された異物数は、数万個／ｃｍ２以上であった。
【００９２】
これに対し、実施例１では、検出された異物数は、０．１１個／ｃｍ２以上であった。
【００９３】
このことから、本実施形態によれば、ポリシリコン膜１４の表面から確実に異物を除去し得ることが分かる。
【００９４】
また、フッ酸（第１の洗浄液）による洗浄（ステップＳ１０）の直後に行われる純水によるリンス（ステップＳ１１）の際に、洗浄用ブラシ１１２を用いてリンスを行った場合と、洗浄用ブラシ１１２を用いることなくリンスを行った場合について、ポリシリコン膜１４の表面に最終的に残存する異物の数を測定した。かかる異物を測定する際には、レーザ式のウェハ検査装置を用いた。
【００９５】
フッ酸（第１の洗浄液）による洗浄（ステップＳ１０）の直後に行われる純水によるリンス（ステップＳ１１）の際に、洗浄用ブラシ１１２を用いてリンスを行った場合には、洗浄用ブラシ１１２を用いることなくリンスを行った場合と比較して、ポリシリコン膜１４の表面に最終的に残存する異物の数は、約１０分の１となった。
【００９６】
このように、本実施形態による半導体装置の製造方法は、酸性の薬液より成る第１の洗浄液を用いて半導体基板１０を洗浄した後、第２の薬液を用いて超音波洗浄を行い、この後、アルカリ性の薬液より成る第３の洗浄液を用いて半導体基板１０を洗浄することに特徴がある。
【００９７】
酸性の薬液中においては、ポリシリコン膜１４はマイナスに帯電し、異物２６はプラスに帯電すると考えられる。このため、酸性の薬液を用いた洗浄においては、異物２６がポリシリコン膜１４に再付着しやすいと考えられる。また、酸性の薬液によりポリシリコン膜１４は疎水性となるため、リンスを行っても異物２６を十分に除去しきれないと考えられる。
【００９８】
一方、アルカリ性の薬液中においては、ポリシリコン膜１４と異物２６とは同じ極性に帯電すると考えられる。このため、アルカリ性の薬液を用いた洗浄においては、異物２６とポリシリコン膜１４とが反発し合い、異物２６がポリシリコン膜１４に再付着しにくいと考えられる。また、アルカリ性の薬液によりポリシリコン膜１４は親水性となるため、異物２６が除去されやすいと考えられる。
【００９９】
本実施形態によれば、アルカリ性の洗浄液を用いた洗浄を、半導体基板１０の洗浄の最終段階で行うため、異物２６の再付着を防止しつつ、異物２６を効果的に除去することが可能となる。このため、本実施形態によれば、ＣＭＰ法による研磨により半導体基板１０上にポリシリコン膜１４が表出する場合であっても、半導体基板１０上から異物を確実に除去することができ、信頼性及び製造歩留まりの高い半導体装置を提供することが可能となる。
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による半導体装置の製造方法を図１０及び図１１を用いて説明する。図１０及び図１１は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。図１乃至図８に示す第１実施形態による半導体装置の製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
【０１００】
本実施形態による半導体装置の製造方法は、トレンチ１８内に熱酸化膜２８を形成する工程を更に有し、かかる熱酸化膜２８を研磨ストッパ膜としてシリコン酸化膜２０を研磨することに特徴がある。
【０１０１】
まず、半導体基板１０上にシリコン酸化膜１２を形成する工程から、半導体基板１０内にトレンチ１８を形成するまでの工程は、図１（ａ）を用いて上述した第１実施形態による半導体装置の製造方法と同様であるので、説明を省略する。
【０１０２】
次に、図１０（ａ）に示すように、熱酸化法により、トレンチ１８内にシリコン酸化膜（熱酸化膜）２８を形成する。かかる熱酸化膜２８の膜厚は、例えば５ｎｍとする。かかる熱酸化膜２８は、トレンチ１８の側面及び底面に形成される。この際、ポリシリコン膜１４の表面も酸化されることとなる。このため、ポリシリコン膜１４の上面及び側面には、ポリシリコン膜１４が熱酸化されて成るシリコン酸化膜（熱酸化膜）２８が形成される。
【０１０３】
次に、図１（ｂ）を用いて上述した第１実施形態による半導体装置の製造方法と同様にして、全面に、例えば高密度プラズマＣＶＤ法により、シリコン酸化膜（埋め込み酸化膜）２０を形成する（図１０（ｂ）参照）。
【０１０４】
次に、図１０（ｃ）に示すように、ＣＭＰ法により、熱酸化膜２８が露出するまで、シリコン酸化膜２０を研磨する。ポリシリコン膜１４の表面に形成された熱酸化膜２８と、ＣＶＤ法により形成されたシリコン酸化膜２０とは研磨速度が異なるため、ポリシリコン膜１４の表面に存在する熱酸化膜２８が研磨ストッパ膜として機能する。
【０１０５】
ポリシリコン膜１４の表面に形成される熱酸化膜２８は極めて薄いため、シリコン酸化膜２０に対する研磨が終了した際には、ポリシリコン膜１４の表面の少なくとも一部が熱酸化膜２８から露出した状態となる。
【０１０６】
また、ポリシリコン膜１４の表面に存在する熱酸化膜２８は極めて薄いため、シリコン酸化膜２０に対する研磨が終了した際には、ポリシリコン膜１４上の熱酸化膜２８の全部が研磨除去される場合もあり得る。この場合には、ポリシリコン膜１４が研磨ストッパ膜として機能することとなる。
【０１０７】
シリコン酸化膜２０の研磨は、例えば以下のようにして行う。研磨装置としては、例えばアプライドマテリアル社製のＣＭＰ装置（製品名：ＭＩＲＲＡ）を用いる。シリコン酸化膜２０を研磨する際には、研磨ヘッドにより半導体基板１０を回転させながら、シリコン酸化膜２０の表面を研磨パッドの表面に押し付ける。シリコン酸化膜２０を研磨する際には、研磨パッド上に研磨剤と純水とを供給する。また、シリコン酸化膜２０を研磨する際には、研磨テーブルについても回転させる。
【０１０８】
シリコン酸化膜２０を研磨する際の研磨条件は、例えば以下の通りとする。
【０１０９】
研磨剤としては、例えば、酸化セリウムより成る研磨砥粒を含む研磨剤を用いる。かかる研磨剤のｐＨは、例えば５程度である。研磨剤の供給量は、例えば０．０５リットル／分とする。純水の供給量は、例えば０．２５リットル／分とする。研磨パッドとしては、例えばローデルニッタ社製の研磨パッド（型番：ＩＣ１４００）を用いる。研磨圧力は、例えば２０ｋＰａとする。研磨ヘッドの回転数は、例えば１０２回転／分とする。研磨テーブルの回転数は、例えば１００回転／分とする。
【０１１０】
こうして、シリコン酸化膜２０が研磨されることとなる。
【０１１１】
次に、図３乃至図５を用いて上述した第１実施形態による半導体装置の製造方法と同様にして、半導体基板１０を洗浄する。
【０１１２】
次に、図３及び図５を用いて上述した第１実施形態による半導体装置の製造方法と同様にして、半導体基板１０を乾燥させる。
【０１１３】
次に、ドライエッチングにより、熱酸化膜２８及びポリシリコン膜１４をエッチング除去する。
【０１１４】
こうして、シリコン酸化膜２０より成る素子分離領域２１により素子領域２２が画定される。
【０１１５】
この後、素子領域２２上のシリコン酸化膜１２がエッチング除去される（図示せず）。
【０１１６】
この後、素子領域２２上にゲート電極とソース／ドレイン拡散層を有するトランジスタが形成される（図示せず）。
【０１１７】
こうして、本実施形態による半導体装置が製造される。
【０１１８】
（評価結果）
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法の評価結果について用いて説明する。
【０１１９】
本実施形態による半導体装置の評価は、以下のようにして行った。
【０１２０】
まず、以下のようにして、試料を作製した。即ち、まず、シリコン基板上にＣＶＤ法により膜厚１００ｎｍのポリシリコン膜を形成した。次に、熱酸化法により、ポリシリコン膜の表面に膜厚５ｎｍの熱酸化膜を形成した。成膜室内の雰囲気は、水蒸気より成る雰囲気とした。基板温度は、７５０℃とした。次に、高密度プラズマＣＶＤ法により、膜厚７０ｎｍのシリコン酸化膜を形成した。こうして、試料を作製した。
【０１２１】
次に、ＣＭＰ法により、熱酸化膜の表面が露出するまで、シリコン酸化膜を研磨した。研磨装置としては、アプライドマテリアル社製のＣＭＰ装置（製品名：ＭＩＲＲＡ）を用いた。研磨パッドとしては、例えばローデルニッタ社製の研磨パッド（型番：ＩＣ１４００）を用いた。研磨剤としては、酸化セリウムより成る研磨砥粒を含む研磨剤を用いた。かかる研磨剤のｐＨは、約５である。研磨条件は、以下のように設定した。研磨圧力は、２０ｋＰａとした。研磨剤の供給量は、０．０５リットル／分とした。純水の供給量は、０．２５リットル／分とした。研磨時間は、６０秒間とした。研磨ヘッドの回転数は、１０２回転／分とした。研磨テーブルの回転数は、１００回とした。
【０１２２】
次に、以下のようにして試料を洗浄した。
【０１２３】
実施例２は、本実施形態による半導体装置の製造方法に対応するものであり、上述した第１実施形態による洗浄方法と同様にして、試料を洗浄した（図参照）。即ち、まず、フッ酸を含む酸性の薬液（第１の洗浄液）により洗浄を行い（ステップＳ１０）、この後、純水によるリンスを行い（ステップＳ１１）、この後、ＡＰＭ液（第２の洗浄液）を用いて超音波洗浄を行い（ステップＳ１２）、この後、水酸化アンモニウムを含むアルカリ性の薬液（第３の洗浄液）により洗浄を行い（ステップＳ１３）、この後、純水によるリンスを行い（ステップＳ１４）、この後、乾燥を行った（ステップＳ１５）。
【０１２４】
比較例３では、図７を用いて上述した洗浄方法と同様の洗浄方法により、半導体基板１０を洗浄した。即ち、ＡＰＭ液（第２の薬液）を用いて超音波洗浄を行い（ステップＳ２０）、この後、水酸化アンモニウムを含むアルカリ性の薬液（第３の洗浄液）により洗浄を行い（ステップＳ２１）、この後、純水によるリンスを行い（ステップＳ２２）、この後、フッ酸を含む酸性の薬液（第１の薬液）により洗浄を行い（ステップＳ２３）、この後、純水によるリンスを行い（ステップＳ２４）、この後、乾燥を行った（ステップＳ２５）。
【０１２５】
比較例４では、図８を用いて上述した洗浄方法と同様の洗浄方法により、半導体基板１０を洗浄した。即ち、まず、ＡＰＭ液（第２の薬液）を用いて超音波洗浄を行い（ステップＳ３０）、この後、フッ酸を含む酸性の薬液（第１の薬液）により洗浄を行い（ステップＳ３１）、この後、純水によるリンスを行い（ステップＳ３２）、この後、水酸化アンモニウムを含むアルカリ性の薬液（第３の洗浄液）により洗浄を行い（ステップＳ３３）、この後、純水によるリンスを行い（ステップＳ３４）、この後、乾燥を行った（ステップ３５）。
【０１２６】
また、レーザ式のウェハ検査装置を用いて、ポリシリコン膜の表面に残存している異物を測定した。かかるウェハ検査装置としては、日立ハイテクノロジー社製のウェハ検査装置（製品名：ＬＳ６８００）を用いた。かかるウェハ検査装置は、０．１μｍ以上の大きさの異物を検出可能である。
【０１２７】
比較例３では、検出された異物数は、数万個／ｃｍ２以上であった。
【０１２８】
比較例４でも、検出された異物数は、数万個／ｃｍ２以上であった。
【０１２９】
実施例２では、検出された異物数は、０．２９個／ｃｍ２以上であった。
【０１３０】
なお、実施例２において検出された異物数が、上述した実施例１において検出された異物数より多くなっているのは、実施例２において用いられたウェハ検査装置は、実施例１において用いられたウェハ検査装置より、検出感度が高いためである。
【０１３１】
このように、本実施形態の場合にも、異物を確実に除去し得ることが分かる。
【０１３２】
また、フッ酸（第１の洗浄液）による洗浄の直後に行われる純水によるリンスの際に、洗浄用ブラシ１１２を用いてリンスを行った場合と、洗浄用ブラシ１１２を用いることなくリンスを行った場合について、ポリシリコン膜１４の表面に最終的に残存する異物２６の数を測定した。かかる異物２６を測定する際には、レーザ式のウェハ検査装置を用いた。
【０１３３】
フッ酸による洗浄の直後に行われる純水によるリンスの際に、洗浄用ブラシ１１２を用いてリンスを行った場合には、洗浄用ブラシ１１２を用いることなくリンスを行った場合と比較して、ポリシリコン膜１４の表面に最終的に残存する異物の数は、約１０分の１となった。
【０１３４】
本実施形態では、ポリシリコン膜１４の表面の少なくとも一部が熱酸化膜２８から露出した状態となり得る。このため、本実施形態においても、ポリシリコン膜１４が表出している半導体基板１０に対して洗浄を行うこととなる。本実施形態においても、アルカリ性の洗浄液を用いた洗浄を、半導体基板１０の洗浄の最終段階で行うため、異物の再付着を防止しつつ、異物を効果的に除去することが可能となる。このため、本実施形態によっても、信頼性及び製造歩留まりの高い半導体装置を提供することが可能となる。
【０１３５】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態による半導体装置の製造方法を図１２乃至図１５を用いて説明する。図１２乃至図１５は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。図１乃至図１２に示す第１又は第２実施形態による半導体装置の製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
【０１３６】
本実施形態による半導体装置の製造方法は、導体プラグの材料としてポリシリコン膜を用いることに特徴がある。
【０１３７】
まず、図１２（ａ）に示すように、例えばシリコンより成る半導体基板１０に、素子領域を画定する素子分離領域２１を形成する。素子分離領域２１は、例えばＳＴＩ法により形成することができる。
【０１３８】
次に、全面に、膜厚３ｎｍのゲート絶縁膜３０を形成する。ゲート絶縁膜３０は、例えば熱酸化法により形成することできる。
【０１３９】
次に、全面に、膜厚１００ｎｍのポリシリコン膜３２を形成する。この後、フォトリソグラフィ技術を用い、ポリシリコン膜３２をゲート電極の形状にパターニングする。ポリシリコン膜をパターニングする際には、例えば異方性のドライエッチングを用いる。こうして、ポリシリコンより成るゲート電極３２が形成される（図１２（ｂ）参照）。
【０１４０】
次に、例えばイオン注入法により、ゲート電極３２をマスクとして、ゲート電極３２の両側の半導体基板１０内にドーパント不純物を導入する。こうして、ゲート電極３２の両側の半導体基板１０内に、エクステンションソース／ドレイン構造の浅い領域を構成する不純物拡散領域３４、即ちエクステンション領域３４が形成される。
【０１４１】
次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、膜厚５０ｎｍのシリコン酸化膜を形成する。
【０１４２】
次に、シリコン酸化膜を異方性エッチングする。こうして、ゲート電極３２の側壁部分に、シリコン酸化膜から成るサイドウォール絶縁膜３６が形成される。
【０１４３】
次に、例えばイオン注入法により、ゲート電極３２及びサイドウォール絶縁膜３６をマスクとして、半導体基板１０内にドーパント不純物を導入する。こうして、側壁部分にサイドウォール絶縁膜３６が形成されたゲート電極３２の両側の半導体基板１０内に、エクステンションソース／ドレイン構造の深い領域を構成する不純物拡散領域３８が形成される。浅い不純物拡散領域３４と深い不純物拡散領域３８とにより、エクステンションソース／ドレイン構造のソース／ドレイン拡散層４０が構成される。
【０１４４】
次に、例えばＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）法により、ソース／ドレイン拡散層４０に導入されたドーパント不純物を活性化するための熱処理を行う。
【０１４５】
こうして、ゲート電極３２とソース／ドレイン拡散層４０とを有するトランジスタ４２が形成される。
【０１４６】
次に、図１３（ｃ）に示すように、全面に、例えばＣＶＤ法により、例えばシリコン酸化膜より成る層間絶縁膜４４を形成する。層間絶縁膜４４の膜厚は、例えば６００ｎｍとする。
【０１４７】
次に、図１４（ａ）に示すように、フォトリソグラフィ技術を用い、層間絶縁膜４４に、ソース／ドレイン拡散層４０に達するコンタクトホール（開口部）４６を形成する。
【０１４８】
次に、図１４（ｂ）に示すように、全面に、例えばＣＶＤ法により、ポリシリコン膜を形成する。ポリシリコン膜４８の膜厚は、例えば８００ｎｍとする。かかるポリシリコン膜４８は、被研磨膜となるものである。
【０１４９】
次に、例えばＣＭＰ法により、層間絶縁膜４４の表面が露出するまでポリシリコン膜４８を研磨する。これにより、ポリシリコン膜より成る導体プラグ４８がコンタクトホール４６内に埋め込まれる。
【０１５０】
ポリシリコン膜４８の研磨は、例えば以下のようにして行う。
【０１５１】
研磨装置としては、例えばアプライドマテリアル社製のＣＭＰ装置（製品名：ＭＩＲＲＡ）を用いる。ポリシリコン膜４８を研磨する際には、研磨ヘッドにより半導体基板１０を回転させながら、ポリシリコン膜４８の表面を研磨パッドの表面に押し付ける。ポリシリコン膜４８を研磨する際には、研磨パッド上に研磨剤を供給する。また、ポリシリコン膜４８を研磨する際には、研磨テーブルについても回転させる。
【０１５２】
ポリシリコン膜４８を研磨する際の研磨条件は、例えば以下の通りとする。
【０１５３】
研磨剤としては、例えば、酸化シリコンより成る研磨砥粒を含む研磨剤を用いる。かかる研磨剤のｐＨは、例えば１０程度である。研磨剤の供給量は、例えば０．１リットル／分とする。研磨パッドとしては、例えばローデルニッタ社製の研磨パッド（型番：ＩＣ１５１０）を用いる。研磨圧力は、例えば２１ｋＰａとする。研磨ヘッドの回転数は、例えば１０２回転／分とする。研磨テーブルの回転数は、例えば１００回転／分とする。
【０１５４】
こうして、コンタクトホール４６内にポリシリコン膜より成る導体プラグ４８が埋め込まれる。
【０１５５】
次に、図３乃至図５を用いて上述した第１実施形態による半導体装置の製造方法と同様にして、半導体基板１０を洗浄する。
【０１５６】
次に、図３及び図５を用いて上述した第１実施形態による半導体装置の製造方法と同様にして、半導体基板１０を乾燥させる。
【０１５７】
こうして、本実施形態による半導体装置が製造される。
【０１５８】
このように、ポリシリコン膜より成る導体プラグ４８をコンタクトホール内に埋め込む場合にも、ポリシリコン膜４８が半導体基板１０上に表出する。本実施形態においても、アルカリ性の洗浄液を用いた洗浄を、半導体基板１０の洗浄の最終段階で行うため、異物２６の再付着を防止しつつ、異物を効果的に除去することが可能となる。このため、本実施形態によっても、信頼性及び製造歩留まりの高い半導体装置を提供することが可能となる。
【０１５９】
［変形実施形態］
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【０１６０】
例えば、上記実施形態では、超音波洗浄を行う際に第２の洗浄液としてＡＰＭ液を用いる場合を例に説明したが、第２の洗浄液はＡＰＭ液に限定されるものではない。アルカリ性の薬液を第２の洗浄液として適宜用いることができる。例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ、tetramethyl ammonium hydroxide）等を第２の洗浄液として用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１６１】
【図１】本発明の第１実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図２】本発明の第１実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図３】洗浄部を示す概略図である。
【図４】第１の洗浄室の一部を示す概略図である。
【図５】本発明の第１実施形態による半導体基板の洗浄方法を示すフローチャートである。
【図６】評価に用いられた試料を示す断面図である。
【図７】比較例による洗浄方法を示すフローチャート（その１）である。
【図８】比較例による洗浄方法を示すフローチャート（その２）である。
【図９】試料のポリシリコン膜の表面に残存した異物を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図１１】本発明の第２実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図１２】本発明の第３実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図１３】本発明の第３実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図１４】本発明の第３実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その３）である。
【図１５】本発明の第３実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その４）である。
【図１６】従来の半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【符号の説明】
【０１６２】
１０…半導体基板
１２…シリコン酸化膜
１４…ポリシリコン膜
１５…積層膜
１６…開口部
１８…トレンチ
２０…シリコン酸化膜
２１…素子分離領域
２２…素子領域
２４…試料
２６…異物
２８…熱酸化膜
３０…ゲート絶縁膜
３２…ゲート電極
３４…不純物拡散領域、エクステンション領域
３６…サイドウォール絶縁膜
３８…不純物拡散領域
４０…ソース／ドレイン拡散層
４２…トランジスタ
４４…層間絶縁膜
４６…コンタクトホール
４８…ポリシリコン膜、導体プラグ
１００…洗浄部
１０２…第１の洗浄室
１０４…第２の洗浄室
１０６…第３の洗浄室
１０８…乾燥室
１１０…プーリー
１１２…洗浄用ブラシ
１１４…ノズル
１１６…ノズル
１１８…洗浄用ブラシ
１２０…ノズル
１２２…ノズル
２１０…半導体基板
２１２…シリコン酸化膜
２１４…ポリシリコン膜
２１５…積層膜
２１６…開口部
２１８…トレンチ
２２０…シリコン酸化膜
２２１…素子分離領域
２２２…素子領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学的機械的研磨法により研磨を行う工程であって、半導体基板上にポリシリコン膜が表出した状態になる工程と；前記半導体基板を洗浄する工程とを有する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板を洗浄する工程は、酸性の第１の洗浄液を用いて洗浄を行う第１の工程と；前記第１の工程の後に、第２の洗浄液を用いて超音波洗浄を行う第２の工程と；前記第２の工程の後に、アルカリ性の第３の洗浄液を用いて洗浄を行う第３の工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記化学的機械的研磨法により研磨を行う工程の前に、前記半導体基板上にポリシリコン膜を形成する工程と；前記ポリシリコン膜及び前記半導体基板をエッチングすることにより、前記半導体基板に溝を形成する工程と；前記溝内及び前記ポリシリコン膜上に絶縁膜を形成する工程とを有し、
前記化学的機械的研磨法により研磨を行う工程では、前記ポリシリコン膜の表面が露出するまで前記絶縁膜を研磨することにより、前記絶縁膜より成る素子分離領域を前記溝内に埋め込む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記化学的機械的研磨法により研磨を行う工程の前に、前記半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と；前記絶縁膜に開口部を形成する工程と；前記開口部内及び前記絶縁膜上に前記ポリシリコン膜を形成する工程とを有し、
前記化学的機械的研磨法により研磨を行う工程では、前記絶縁膜の表面が露出するまで前記ポリシリコン膜を研磨することにより、前記開口部内に前記ポリシリコン膜より成る導体プラグを埋め込む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
半導体基板上にポリシリコン膜を形成する工程と；前記ポリシリコン膜及び前記半導体基板をエッチングすることにより、前記半導体基板に溝を形成する工程と；前記溝の内面及び前記ポリシリコン膜の表面に、熱酸化法により熱酸化膜を形成する工程と；前記溝内及び前記ポリシリコン膜上に絶縁膜を形成する工程と；前記熱酸化膜の表面が露出するまで前記絶縁膜を化学的機械的研磨法により研磨することにより、前記絶縁膜より成る素子分離領域を前記溝内に埋め込む工程と；前記半導体基板を洗浄する工程とを有する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板を洗浄する工程は、酸性の第１の洗浄液を用いて洗浄を行う第１の工程と；前記第１の工程の後に、第２の洗浄液を用いて超音波洗浄を行う第２の工程と；前記第２の工程の後に、アルカリ性の第３の洗浄液を用いて洗浄を行う第３の工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の工程は、洗浄用ブラシを用いることなく、前記第１の洗浄液により前記半導体基板を洗浄する工程と；前記洗浄用ブラシを用いつつ、純水により前記半導体基板をリンスする工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の洗浄液は、フッ酸を含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第３の洗浄液は、水酸化アンモニウムを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２の洗浄液は、アンモニアと過酸化水素と水とが混合されて成る薬液である
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１】
化学的機械的研磨法により研磨を行う工程であって、半導体基板上にポリシリコン膜が表出した状態になる工程と；前記半導体基板を洗浄する工程とを有する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板を洗浄する工程は、酸性の第１の洗浄液を用いて洗浄を行う第１の工程と；前記第１の工程の後に、第２の洗浄液を用いて超音波洗浄を行う第２の工程と；前記第２の工程の後に、アルカリ性の第３の洗浄液を用いて洗浄を行う第３の工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記化学的機械的研磨法により研磨を行う工程の前に、前記半導体基板上にポリシリコン膜を形成する工程と；前記ポリシリコン膜及び前記半導体基板をエッチングすることにより、前記半導体基板に溝を形成する工程と；前記溝内及び前記ポリシリコン膜上に絶縁膜を形成する工程とを有し、
前記化学的機械的研磨法により研磨を行う工程では、前記ポリシリコン膜の表面が露出するまで前記絶縁膜を研磨することにより、前記絶縁膜より成る素子分離領域を前記溝内に埋め込む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記化学的機械的研磨法により研磨を行う工程の前に、前記半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と；前記絶縁膜に開口部を形成する工程と；前記開口部内及び前記絶縁膜上に前記ポリシリコン膜を形成する工程とを有し、
前記化学的機械的研磨法により研磨を行う工程では、前記絶縁膜の表面が露出するまで前記ポリシリコン膜を研磨することにより、前記開口部内に前記ポリシリコン膜より成る導体プラグを埋め込む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
半導体基板上にポリシリコン膜を形成する工程と；前記ポリシリコン膜及び前記半導体基板をエッチングすることにより、前記半導体基板に溝を形成する工程と；前記溝の内面及び前記ポリシリコン膜の表面に、熱酸化法により熱酸化膜を形成する工程と；前記溝内及び前記ポリシリコン膜上に絶縁膜を形成する工程と；前記熱酸化膜の表面が露出するまで前記絶縁膜を化学的機械的研磨法により研磨することにより、前記絶縁膜より成る素子分離領域を前記溝内に埋め込む工程と；前記半導体基板を洗浄する工程とを有する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板を洗浄する工程は、酸性の第１の洗浄液を用いて洗浄を行う第１の工程と；前記第１の工程の後に、第２の洗浄液を用いて超音波洗浄を行う第２の工程と；前記第２の工程の後に、アルカリ性の第３の洗浄液を用いて洗浄を行う第３の工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の工程は、洗浄用ブラシを用いることなく、前記第１の洗浄液により前記半導体基板を洗浄する工程と；前記洗浄用ブラシを用いつつ、純水により前記半導体基板をリンスする工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の洗浄液は、フッ酸を含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第３の洗浄液は、水酸化アンモニウムを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２の洗浄液は、アンモニアと過酸化水素と水とが混合されて成る薬液である
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図９】
【公開番号】特開２００９−２０６１４１（Ｐ２００９−２０６１４１Ａ）
【公開日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４４３４４（Ｐ２００８−４４３４４）
【出願日】平成２０年２月２６日（２００８．２．２６）
【出願人】（３０８０１４３４１）富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 (2,507)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２６日（２００８．２．２６）
【出願人】（３０８０１４３４１）富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 (2,507)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]