説明

洗浄方法及び半導体装置の製造方法

【課題】シリサイドゲート上の微小突起物を除去することにより、ゲート電極とコンタクトプラグとのショート不良の発生を抑制した洗浄方法及び半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る半導体装置の製造方法は、ゲート電極3上及びソース/ドレイン領域の拡散層6,7上にTi膜を形成する工程と、このTi膜に熱処理を施すことにより、ゲート電極上及びソース/ドレイン領域の拡散層上にTiシリサイド膜9a〜9cを形成するシリサイド化工程と、このシリサイド化工程でシリサイド化されずに残留するTi膜を除去する洗浄工程であって、アンモニア水及び過酸化水素水を含む洗浄液に超音波を加えながら洗浄する工程と、Tiシリサイド膜上に層間絶縁膜10を形成する工程と、この層間絶縁膜をエッチングすることにより第1の接続孔及び第2の接続孔を形成する工程と、を具備する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、洗浄方法及び半導体装置の製造方法に係わり、特に、ゲート電極とコンタクトプラグとのショート不良の発生を抑制した洗浄方法及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
図9は、従来の半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。まず、シリコン基板101の表面上にゲート酸化膜102を形成し、このゲート酸化膜102の上にゲート電極103を形成する。次に、ゲート電極103をマスクとしてシリコン基板101に不純物イオンをイオン注入する。これにより、シリコン基板101のLDD領域には低濃度不純物層104が形成される。その後、ゲート電極103の側壁にサイドウオール(側壁材)105を形成する。
【0003】
この後、ゲート電極103及びサイドウオール105をマスクとしてシリコン基板101に不純物イオンをイオン注入し、シリコン基板101に熱処理を施す。これにより、シリコン基板101のソース/ドレイン領域には自己整合的にソース/ドレイン領域の拡散層106,107が形成される。 次に、ゲート電極103、サイドウオール105、ソース/ドレイン領域の拡散層106,107及び素子分離膜を含む全面上にスパッタリングによりTi膜を形成する。
【0004】
次に、Ti膜、ゲート電極103及びソース/ドレイン領域の拡散層106,107を加熱処理する。この熱処理によってゲート電極103及び拡散層106,107中のシリコンとTi膜が反応することにより、ゲート電極103及び拡散層106,107それぞれの表面にはTiシリサイド膜109a〜109cが形成される。
【0005】
この後、サイドウオール105の上にシリサイド化されずに残留するTi膜を除去する。次いで、Tiシリサイド膜109a〜109c及びサイドウオール105を含む全面上にSiO2からなる層間絶縁膜110をCVD法により堆積する。この後、この層間絶縁膜110の上にフォトレジスト膜を塗布し、このフォトレジスト膜を露光、現像することにより、層間絶縁膜110上にはレジストパターンが形成される。
【0006】
次いで、このレジストパターンをマスクとして層間絶縁膜110をエッチングすることにより、層間絶縁膜にはTiシリサイド膜109a〜109c上に位置するコンタクトホールが形成される。次いで、レジストパターンを剥離した後、コンタクトホール内にW膜12を埋め込む。これにより、コンタクトホール内にWプラグ112a〜112cが形成される。次に、Wプラグ112a〜112c上にAl合金配線113a〜113cを形成する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
ところで、上記従来の半導体装置の製造方法では、ゲート電極103の表面に形成されたTiシリサイド膜109aが横方向に成長することがあり、ゲート電極103の上部にはTiシリサイド膜109aが横方向に延びた微小突起物114が形成されることがある。この微小突起物114がゲート電極103とコンタクトプラグ112b,112cとのショートの原因となる。つまり、半導体素子の微細化が進み、ゲート電極とコンタクトプラグとの間隔が縮むことにより、シリサイドゲート上の微小突起物によってゲート電極とコンタクトプラグとのショート不良が発生することがある。
【0008】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、シリサイドゲート上の微小突起物を除去することにより、ゲート電極とコンタクトプラグとのショート不良の発生を抑制した洗浄方法及び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】
【0009】
上記課題を解決するため、本発明に係る洗浄方法は、サリサイドプロセスでサイドウオールにシリサイド化されずに残留する金属膜を除去する洗浄方法において、アンモニア水及び過酸化水素水を含む洗浄液に超音波を加えながら洗浄することを特徴とする。
【0010】
上記洗浄方法によれば、サリサイドプロセスにおいてサイドウオール上にシリサイド化されずに残留する金属膜を選択的に除去する際、アンモニア水及び過酸化水素水を含む洗浄液に超音波を加えながら洗浄することにより、シリサイドゲート上の微小突起物を除去することができる。従って、シリサイドゲートとコンタクトプラグとの間のショート不良の発生を抑制することができる。
【0011】
本発明に係る洗浄方法は、サリサイドプロセスでサイドウオールにシリサイド化されずに残留する金属膜を除去する洗浄方法において、アンモニア水及び過酸化水素水を含む洗浄液により洗浄する工程と、超音波を加えながら水洗する工程と、を具備することを特徴とする。
【0012】
上記洗浄方法によれば、サリサイドプロセスにおいてサイドウオール上にシリサイド化されずに残留する金属膜を選択的に除去する際、アンモニア水及び過酸化水素水を含む洗浄液により洗浄した後、超音波を加えながら水洗することにより、シリサイドゲート上の微小突起物を除去することができる。従って、シリサイドゲートとコンタクトプラグとの間のショート不良の発生を抑制することができる。
【0013】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上にゲート電極を形成する工程と、半導体基板のソース/ドレイン領域に拡散層を形成する工程と、このゲート電極上及びソース/ドレイン領域の拡散層上に金属膜を形成する工程と、この金属膜に熱処理を施すことにより、ゲート電極上及びソース/ドレイン領域の拡散層上に金属シリサイド膜を形成するシリサイド化工程と、このシリサイド化工程でシリサイド化されずに残留する金属膜を除去する洗浄工程であって、アンモニア水及び過酸化水素水を含む洗浄液に超音波を加えながら洗浄する工程と、金属シリサイド膜上に絶縁膜を形成する工程と、この絶縁膜をエッチングすることにより、該絶縁膜にゲート電極の上方に位置する第1の接続孔及びソース/ドレイン領域の拡散層の上方に位置する第2の接続孔を形成する工程と、第1及び第2の接続孔それぞれの内にコンタクトプラグを埋め込む工程と、を具備することを特徴とする。
【0014】
上記半導体装置の製造方法によれば、シリサイド化工程でシリサイド化されずに残留する金属膜を選択的に除去する際、アンモニア水及び過酸化水素水を含む洗浄液に超音波を加えながら洗浄することにより、シリサイドゲート上の微小突起物を除去することができる。従って、シリサイドゲートとコンタクトプラグとの間のショート不良の発生を抑制することができる。
【0015】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上にゲート電極を形成する工程と、半導体基板のソース/ドレイン領域に拡散層を形成する工程と、このゲート電極上及びソース/ドレイン領域の拡散層上に金属膜を形成する工程と、この金属膜に熱処理を施すことにより、ゲート電極上及びソース/ドレイン領域の拡散層上に金属シリサイド膜を形成するシリサイド化工程と、このシリサイド化工程でシリサイド化されずに残留する金属膜を除去する洗浄工程であって、アンモニア水及び過酸化水素水を含む洗浄液により洗浄した後、超音波を加えながら水洗する工程と、金属シリサイド膜上に絶縁膜を形成する工程と、この絶縁膜をエッチングすることにより、該絶縁膜にゲート電極の上方に位置する第1の接続孔及びソース/ドレイン領域の拡散層の上方に位置する第2の接続孔を形成する工程と、第1及び第2の接続孔それぞれの内にコンタクトプラグを埋め込む工程と、を具備することを特徴とする。
【0016】
上記半導体装置の製造方法によれば、シリサイド化工程でシリサイド化されずに残留する金属膜を選択的に除去する際、アンモニア水及び過酸化水素水を含む洗浄液により洗浄した後、超音波を加えながら水洗することにより、シリサイドゲート上の微小突起物を除去することができる。従って、シリサイドゲートとコンタクトプラグとの間のショート不良の発生を抑制することができる。
以上説明したように本発明によれば、サリサイドプロセスにおいてサイドウオール上にシリサイド化されずに残留する金属膜を選択的に除去する際、アンモニア水及び過酸化水素水を含む洗浄液に超音波を加えながら洗浄する。したがって、シリサイドゲート上の微小突起物を除去することができ、それにより、ゲート電極とコンタクトプラグとのショート不良の発生を抑制した洗浄方法及び半導体装置の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1〜図7は、本発明に係る第1の実施の形態による半導体装置の製造方法を示す断面図である。図8は、RCA洗浄装置の一例を示す構成図である。
【0018】
まず、図1に示すように、シリコン基板1の表面上に図示せぬ素子分離膜を形成し、素子分離膜の相互間のシリコン基板1上にゲート絶縁膜であるゲート酸化膜2を熱酸化法により形成する。素子分離膜としては、LOCOS、セミリセスLOCOS、シャロートレンチなどの構造を用いることができる。
【0019】
この後、ゲート酸化膜2の上にCVD(Chemical Vapor Deposition)法により多結晶シリコン膜を堆積する。次に、この多結晶シリコン膜上にフォトレジスト膜(図示せず)を塗布し、このフォトレジスト膜を露光、現像することにより、多結晶シリコン膜上にはレジストパターンが形成される。この後、このレジストパターンをマスクとして多結晶シリコン膜をエッチングすることにより、ゲート酸化膜2の上には多結晶シリコンからなるゲート電極3が形成される。
【0020】
次に、ゲート電極3及び素子分離膜をマスクとしてシリコン基板1に不純物イオンをイオン注入する。これにより、シリコン基板1のLDD(Lightly Doped Drain)領域には低濃度不純物層4が形成される。その後、ゲート電極3を含む全面上に例えばシリコン窒化膜をCVD法により堆積する。次に、このシリコン窒化膜をエッチバックすることにより、ゲート電極3の側壁にはサイドウオール(側壁材)5が形成される。
【0021】
この後、ゲート電極3及びサイドウオール5をマスクとしてシリコン基板1に不純物イオンをイオン注入し、シリコン基板1に熱処理を施す。これにより、シリコン基板1のソース/ドレイン領域には自己整合的にソース/ドレイン領域の拡散層6,7が形成される。 次に、ゲート電極3、サイドウオール5、ソース/ドレイン領域の拡散層6,7及び素子分離膜を含む全面上にスパッタリングによりTi膜8を形成する。
【0022】
次に、図2に示すように、Ti膜8、ゲート電極3及びソース/ドレイン領域の拡散層6,7を加熱処理する。この熱処理によってゲート電極3及び拡散層6,7中のシリコンとTi膜8が反応することにより、ゲート電極3及び拡散層6,7それぞれの表面にはTiシリサイド膜9a〜9cが形成される。このとき、ゲート電極3の表面に形成されたTiシリサイド膜9aは横方向に成長することがあり、Tiシリサイド膜9aがゲート電極3の上部横方向に延びた微小突起物14が形成される。
【0023】
この後、サイドウオール5及び素子分離膜の上にシリサイド化されずに残留するTi膜8を図8に示すRCA洗浄装置により除去する。この洗浄装置は、RCA洗浄処理を行う装置であって、例えばアンモニア水に過酸化水素水を加えたRCA洗浄液で満たされたRCA洗浄槽21、水洗処理する水洗槽22、リンス処理するリンス槽23及び乾燥処理する乾燥機24などから構成されている。RCA洗浄槽21には、洗浄液に超音波を発生させる超音波発生装置25が接続されている。以下、この洗浄装置を用いてシリコン基板を洗浄処理する具体的方法について説明する。
【0024】
シリコン基板1を搬送機(図示せず)によりRCA洗浄槽21に搬送し、このRCA洗浄槽21内でシリコン基板に対して35分間程度洗浄処理を行う。この後、シリコン基板を搬送機によりRCA洗浄槽21から水洗槽22に搬送し、この水洗槽22内でシリコン基板に対して所定時間水洗処理を行う。次に、シリコン基板を搬送機により水洗槽22からリンス槽23に搬送し、このリンス槽23内でシリコン基板に対して所定時間リンス処理を行う。この後、シリコン基板を搬送機によりリンス槽23から乾燥機24に搬送し、この乾燥機24内でシリコン基板に対して所定時間乾燥処理を行う。
【0025】
次いで、シリコン基板を搬送機により乾燥機24からRCA洗浄槽21に搬送し、超音波発生装置25によりRCA洗浄槽21内の洗浄液に超音波を印加する。これにより、シリコン基板に対して超音波洗浄を行いながらRCA洗浄処理を10分間程度行う。次いで、シリコン基板を搬送機によりRCA洗浄槽21から水洗槽22に搬送し、この水洗槽22内でシリコン基板に対して所定時間水洗処理を行う。次に、シリコン基板を搬送機により水洗槽22からリンス槽23に搬送し、このリンス槽23内でシリコン基板に対して所定時間リンス処理を行う。この後、シリコン基板を搬送機によりリンス槽23から乾燥機24に搬送し、この乾燥機24内でシリコン基板に対して所定時間乾燥処理を行う。このように超音波洗浄を行いながらRCA洗浄を行うことにより、ゲート電極3の上部に形成されたTiシリサイドの突起物14を除去することができる。
【0026】
この後、図3に示すように、Tiシリサイド膜9a〜9c及びサイドウオール5を含む全面上にSiO2からなる層間絶縁膜10をCVD法により堆積する。この後、この層間絶縁膜10の上にフォトレジスト膜を塗布し、このフォトレジスト膜を露光、現像することにより、層間絶縁膜10上にはレジストパターン11が形成される。
【0027】
次いで、図4に示すように、このレジストパターン11をマスクとして層間絶縁膜10をエッチングすることにより、層間絶縁膜にはTiシリサイド膜9a〜9c上に位置するコンタクトホール10a〜10cが形成される。
【0028】
次に、図5に示すように、レジストパターン11を剥離した後、コンタクトホール10a〜10c内及び層間絶縁膜10上にスパッタリングによりW膜12を形成する。
【0029】
この後、図6に示すように、このW膜12を層間絶縁膜10の表面が露出するまでCMP(Chemical Mechanical Polishing)により研磨するか、又はエッチバックする。これにより、コンタクトホール10a〜10c内にW膜が埋め込まれ、Wプラグ12a〜12cが形成される。
【0030】
次に、図7に示すように、Wプラグ12a〜12cを含む全面上にAl合金膜をスパッタリングにより堆積し、このAl合金膜をパターニングすることにより、Wプラグ上にはAl合金配線13a〜13cが形成される。Al合金配線13aはWプラグ12aを介してゲート電極3に電気的に接続され、Al合金配線13bはWプラグ12bを介して拡散層6に電気的に接続され、Al合金配線13cはWプラグ12cを介して拡散層7に電気的に接続される。
【0031】
上記第1の実施の形態によれば、サリサイドプロセスにおいてサイドウオール5及び素子分離膜の上にシリサイド化されずに残留するTi膜8を選択的に除去する際、RCA洗浄に超音波洗浄を追加することにより、シリサイドゲート上の微小突起物を除去することができる。従って、シリサイドゲートとコンタクトプラグ12b,12cとの間のショート不良の発生を抑制することができる。
【0032】
次に、本発明に係る第2の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態と同様の部分の説明は省略する。
【0033】
第1の実施の形態では、RCA洗浄槽21の洗浄液に超音波を印加して超音波洗浄を行っているが、第2の実施の形態では、図8に示す水洗槽22に超音波を印加して水洗しながら超音波洗浄を行う。
【0034】
すなわち、シリコン基板1をRCA洗浄槽21により洗浄処理を行った後、水洗槽22内で水洗処理を行い、次に、リンス槽23内でリンス処理を行い、次に、乾燥機24内で乾燥処理を行った後、シリコン基板を水洗槽22に超音波を印加しながら水洗槽22内で水洗処理を行う。次いで、リンス槽23内でシリコン基板にリンス処理を行い、乾燥機24内で乾燥処理を行う。
【0035】
上記第2の実施の形態においても第1の実施の形態と同様にゲート電極の上部の突起物14をある程度除去することが可能である。従って、シリサイドゲートとコンタクトプラグとの間のショート不良の発生を抑制することができる。
【0036】
次に、本発明に係る第3の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態と同様の部分の説明は省略する。
【0037】
第1の実施の形態では、RCA洗浄槽21、水洗槽22、リンス槽23、乾燥機24の順に処理した後、RCA洗浄槽21で超音波洗浄を行い、その後、水洗槽22、リンス槽23、乾燥機24の順に処理しているが、第3の実施の形態では、RCA洗浄槽21で超音波洗浄を行い、その後、水洗槽22、リンス槽23、乾燥機24の順に処理するものである。
【0038】
上記第3の実施の形態においても第1の実施の形態と同様にゲート電極の上部の突起物14を除去することが可能である。従って、シリサイドゲートとコンタクトプラグとの間のショート不良の発生を抑制することができる。
【0039】
次に、本発明に係る第4の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態と同様の部分の説明は省略する。
【0040】
第1の実施の形態では、RCA洗浄槽21、水洗槽22、リンス槽23、乾燥機24の順に処理した後、RCA洗浄槽21で超音波洗浄を行い、その後、水洗槽22、リンス槽23、乾燥機24の順に処理しているが、第4の実施の形態では、RCA洗浄槽21で洗浄処理を行った後、水洗槽22の純水に超音波を印加して水洗しながら超音波洗浄を行い、次いで、リンス槽23、乾燥機24の順に処理するものである。
【0041】
上記第4の実施の形態においても第1の実施の形態と同様にゲート電極の上部の突起物14をある程度除去することが可能である。従って、シリサイドゲートとコンタクトプラグとの間のショート不良の発生を抑制することができる。
【0042】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、ゲート電極3及びソース/ドレイン領域の拡散層6,7それぞれの上にTiシリサイド膜9a〜9cを形成しているが、Tiシリサイド膜に限らず、他のシリサイド膜を形成することも可能であり、例えばゲート電極及びソース/ドレイン領域の拡散層それぞれの上にWシリサイド膜、Coシリサイド膜又はNiシリサイド膜を形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【0043】
【図1】本発明に係る第1の実施の形態による半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図2】本発明に係る第1の実施の形態による半導体装置の製造方法を示すものであり、図1の次の工程を示す断面図である。
【図3】本発明に係る第1の実施の形態による半導体装置の製造方法を示すものであり、図2の次の工程を示す断面図である。
【図4】本発明に係る第1の実施の形態による半導体装置の製造方法を示すものであり、図3の次の工程を示す断面図である。
【図5】本発明に係る第1の実施の形態による半導体装置の製造方法を示すものであり、図4の次の工程を示す断面図である。
【図6】本発明に係る第1の実施の形態による半導体装置の製造方法を示すものであり、図5の次の工程を示す断面図である。
【図7】本発明に係る第1の実施の形態による半導体装置の製造方法を示すものであり、図6の次の工程を示す断面図である。
【図8】RCA洗浄装置の一例を示す構成図である。
【図9】従来の半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【0044】
1,101…シリコン基板、2,102…ゲート酸化膜、3,103…ゲート電極、4,104…低濃度不純物層、5,105…サイドウオール、6,7,106,107…ソース/ドレイン領域の拡散層、8…Ti膜、9a〜9c,109a〜109c…Tiシリサイド膜、10,110…層間絶縁膜、10a〜10c…コンタクトホール、11…レジストパターン、12…W膜、12a〜12c,112a〜112c…Wプラグ、13a〜13c,113a〜113c…Al合金配線、14,114…微小突起物、21…RCA洗浄槽、22…水洗槽、23…リンス槽、24…乾燥機、25…超音波発生装置

【特許請求の範囲】
【請求項1】
サリサイドプロセスでサイドウオールにシリサイド化されずに残留する金属膜を除去する洗浄方法において、
アンモニア水及び過酸化水素水を含む洗浄液に超音波を加えながら洗浄することを特徴とする洗浄方法。
【請求項2】
サリサイドプロセスでサイドウオールにシリサイド化されずに残留する金属膜を除去する洗浄方法において、
アンモニア水及び過酸化水素水を含む洗浄液により洗浄する工程と、超音波を加えながら水洗する工程と、
を具備することを特徴とする洗浄方法。
【請求項3】
半導体基板上にゲート電極を形成する工程と、
半導体基板のソース/ドレイン領域に拡散層を形成する工程と、
このゲート電極上及びソース/ドレイン領域の拡散層上に金属膜を形成する工程と、
この金属膜に熱処理を施すことにより、ゲート電極上及びソース/ドレイン領域の拡散層上に金属シリサイド膜を形成するシリサイド化工程と、
このシリサイド化工程でシリサイド化されずに残留する金属膜を除去する洗浄工程であって、アンモニア水及び過酸化水素水を含む洗浄液に超音波を加えながら洗浄する工程と、
金属シリサイド膜上に絶縁膜を形成する工程と、
この絶縁膜をエッチングすることにより、該絶縁膜にゲート電極の上方に位置する第1の接続孔及びソース/ドレイン領域の拡散層の上方に位置する第2の接続孔を形成する工程と、
第1及び第2の接続孔それぞれの内にコンタクトプラグを埋め込む工程と、
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項4】
半導体基板上にゲート電極を形成する工程と、
半導体基板のソース/ドレイン領域に拡散層を形成する工程と、
このゲート電極上及びソース/ドレイン領域の拡散層上に金属膜を形成する工程と、
この金属膜に熱処理を施すことにより、ゲート電極上及びソース/ドレイン領域の拡散層上に金属シリサイド膜を形成するシリサイド化工程と、
このシリサイド化工程でシリサイド化されずに残留する金属膜を除去する洗浄工程であって、アンモニア水及び過酸化水素水を含む洗浄液により洗浄した後、超音波を加えながら水洗する工程と、
金属シリサイド膜上に絶縁膜を形成する工程と、
この絶縁膜をエッチングすることにより、該絶縁膜にゲート電極の上方に位置する第1の接続孔及びソース/ドレイン領域の拡散層の上方に位置する第2の接続孔を形成する工程と、
第1及び第2の接続孔それぞれの内にコンタクトプラグを埋め込む工程と、
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。

【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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【公開番号】特開2008−182248(P2008−182248A)
【公開日】平成20年8月7日(2008.8.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−15737(P2008−15737)
【出願日】平成20年1月28日(2008.1.28)
【分割の表示】特願2001−187935(P2001−187935)の分割
【原出願日】平成13年6月21日(2001.6.21)
【出願人】(000002369)セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Fターム(参考)】