(57)【要約】【目的】半導体デバイスの製造工程における、洗浄及び乾燥処理による半導体デバイスに対する悪影響を防止することを目的としている。【構成】半導体デバイスの製造方法であって、半導体ウエハを用意する準備工程と、前記半導体ウエハ上に半導体機能素子を形成する素子形成工程と、当該素子形成後の半導体ウエハにイソプロピルアルコールベーパによる乾燥処理を施す乾燥工程と、当該乾燥処理後の半導体ウエハを加熱する加熱工程と、当該加熱処理後の前記半導体体ウエハに発煙硝酸によるRA洗浄を施す洗浄工程と、を含んでいる。【選択図】図4
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体デバイスの製造方法であって、
半導体ウエハを用意する準備工程と、
前記半導体ウエハ上に半導体機能素子を形成する素子形成工程と、
当該素子形成後の半導体ウエハにイソプロピルアルコールベーパによる乾燥処理を施す乾燥工程と、
当該乾燥処理後の半導体ウエハを加熱する加熱工程と、
当該加熱処理後の前記半導体体ウエハに発煙硝酸によるRA洗浄を施す洗浄工程と、を含むことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記加熱工程は、低圧の雰囲気中で実行することを特徴とする請求項1記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記雰囲気は酸素を含有することを特徴とする請求項2記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記加熱工程は、前記雰囲気の気圧を700mTorrとし、前記雰囲気の流入量を500SCCMとし、前記雰囲気の温度を130℃とする条件の下で60分間継続することを特徴とする請求項3記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記素子形成工程は、
前記半導体ウエハ上にスパッタリングにより導電膜を形成するスパッタ工程と、
前記導電膜をホトリソエッチングにより配線及びボンディングパッドを形成する配線形成工程と、
当該配線形成後の半導体ウエハの主面にシリコン窒化膜の保護膜を生成するシリコン窒化膜生成工程と、
前記シリコン窒化膜をホトリソエッチングにより前記ボンディングパッドのみを露出させるボンディングパッド露出工程と、を含むことを特徴とする請求項1記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記スパッタ工程は、下地にアルミニウムをスパッタリングし、前記下地の上にアルミニウム合金（Al-Si-Cu）をスパッタリングすることを特徴とする請求項5記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記素子形成工程は、3軸加速度センサを形成する工程であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1に記載の半導体デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスの製造方法であって、特に加熱工程における残留物除去の技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの微細化が進行するにしたがって、微細なパーティクル及び微量の金属による半導体ウエハの汚染が半導体デバイスの信頼性や歩留まりに直接的に影響を及ぼすようになっている。従って、半導体デバイスの製造工程において、半導体ウエハの洗浄は非常に重要な工程の一つである。
【０００３】
半導体ウエハの洗浄は、半導体ウエハを汚染せしめる汚染物体の種類によって洗浄方法が異なっている。例えば、有機物の除去には、酸化性の酸（H2SO4等）が用いられ、酸化膜残渣及び自然酸化膜には、フッ化水素（HF）水溶液が用いられている。パーティクル及び金属不純物の除去には、アンモニア（NH4OH）水溶液と過酸化水素（H2O2）水の混合液（SC1）と、塩酸（HCl）と過酸化水素水の混合液（SC2）と、が用いられている。特に、SC1はパーティクル除去に対して有効であり、SC2は金属不純物除去に対して有効である。
【０００４】
上記洗浄後には、洗浄の仕上げである乾燥を行なう。乾燥方法としては、スピン乾燥が最も一般的であるが、スピン乾燥は装置自身の発塵、高速回転による帯電及びウォータマークと呼ばれるしみが半導体ウエハ表面に残る等の問題点がある。また、加速度センサにおいては、細い溝を複数有する微細構造であって、可動部である錘と近接部分とには数ミクロンの隙間しかない故、恒温槽を用いた乾燥方法では、錘と近接部分とがスティッキングを起こし動作不能になってしまうおそれがある。
【０００５】
これらの問題を回避すべく半導体ウエハの乾燥方法としては、イソプロピルアルコールベーパによる乾燥方法や、イソプロピルアルコールと純水との界面を通過するように半導体ウエハを垂直に引き上げることによる乾燥方法がある。
【０００６】
また、引用文献1においては、半導体ウエハの純水洗浄後に、半導体ウエハの表面にイソプロピルアルコールベーパを噴霧することで、半導体ウエハ表面の水分を吸収させ、その後、窒素ブローによって半導体ウエハを100℃で乾燥させることが開示されている。特許文献1によって開示された乾燥方法においては、半導体ウエハの表面を窒素雰囲気状態において乾燥処理を行なっている故、しみ等の発生を大幅に低減することが可能である。
【特許文献１】特開平9-069509号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、イソプロピルアルコールベーパによる乾燥処理では、イソプロピルアルコールベーパの残留物が半導体ウエハの表面に残っていることがある。イソプロピルアルコールベーパによる乾燥処理後に再度洗浄処理を行なうと、かかるイソプロピルアルコールベーパの残留物、洗浄液及び導電膜が反応を起こし、導電膜を溶解する問題点があることが判明した。例えば、イソプロピルアルコールベーパの残留物と、発煙硝酸と、アルミニウム及びアルミニウムの合金（Al-Si-Cu）とから構成される導電膜と、が相互に反応を起こし導電膜が溶解すること判明した。かかる導電膜の溶解により半導体デバイスの特性の悪化若しくは半導体デバイスとして正常に機能しないことがある。
【０００８】
本発明は、以上の如き事情に鑑みてなされたものであり、半導体デバイスの製造工程における、洗浄及び乾燥処理による半導体デバイスに対する悪影響を防止することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、本発明によれば、半導体ウエハを用意する準備工程と、前記半導体ウエハ上に半導体機能素子を形成する素子形成工程と、当該素子形成後の半導体ウエハにイソプロピルアルコールベーパによる乾燥処理を施す乾燥工程と、当該乾燥処理後の半導体ウエハを加熱する加熱工程と、当該加熱処理後の前記半導体体ウエハに発煙硝酸によるRA洗浄を施す洗浄工程と、を含むことを特徴とする半導体デバイスの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の半導体デバイス製造方法においては、イソプロピルアルコールベーパによる乾燥処理後に加熱処理により半導体ウエハ表面に付着したイソプロピルアルコールベーパの残留物を除去する故、その後の洗浄処理における導電膜の溶解を防止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】
【００１１】
以下、本発明の実施例について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１２】
図1は、ピエゾ抵抗型3軸加速度センサ10の構成を示す斜視図であり、図2は、ピエゾ抵抗型3軸加速度センサ10の構成を示す平面図であり、図2（a）は平面図、図2（b）は図2（a）内の一点鎖線2b-2bに沿った断面を示す断面図である。
【００１３】
ピエゾ抵抗型3軸加速度センサ10は、薄型方形の第1シリコンウエハ20を有している。第1シリコンウエハ20には、この内側の四隅に略L字型の貫通孔11を設けることにより、枠状の周辺固定部12と、内側中央の方形の錘固定部13と、4つの梁部14との各領域が形成されている。従って、周辺固定部12と、内側中央の方形の錘固定部13との間は、4つの梁部14により連結されている。
【００１４】
各梁部14の表面には、機械的歪みによって電気抵抗が変化する1対のピエゾ抵抗素子15a、15b及び15cがそれぞれ形成され、ピエゾ抵抗素子15a、15b及び15cを含む第1シリコンウエハ20の主面が図示しない絶縁性の中間膜により被覆されている。また、中間膜上には、ピエゾ抵抗素子の電気抵抗変化による信号を外部へと出力可能とする金属の配線（図示せず）及び複数のボンディングパッド16が形成されている。例えば、金属配線及びボンディングパッド16は、アルミニウム及びアルミニウム合金のスパッタリングにより形成されている。また、ボンディングパッド16は、かかる配線により中間膜に形成されたコンタクトホール（図示せず）を通してピエゾ抵抗素子15a、15b及び15cに電気的に接続されている。
【００１５】
また、ピエゾ抵抗型3軸加速度センサ10には、第1シリコンウエハ20の周辺固定部12に対応して周辺に形成された四角筒であって、貫通孔17を有する台座部18が配置されている。さらに、貫通孔17の内側の中央には、立方体形の錘部19が配置され、台座部18の高さに比べて、錘部19の高さが小さい。台座部18の上面は、周辺固定部12の下面と接合層40により固定され、さらに、錘部19の上面は、錘固定部13の下面と接合層40により固定されている。台座部18の下面は、センサ搭載部21（例えばガラス）上に固着される。
【００１６】
錘部19は、4つの梁部14によりXYZ軸のそれぞれの方向に変位可能に支持されている。加速度の検出原理は、錘部19が加速度に比例した力を受けて変位したときのX軸方向及びY軸方向の梁部14の撓みを、形成されたピエゾ抵抗素子15a、15b及び15cの抵抗値変化として、配線及びボンディングパッド16を介して検出することで、3軸方向の加速度を検出する。
【００１７】
次に、ボンディングパッド16の構造の1例について図3を参照しつつ説明する。
【００１８】
上述したように、第1シリコンウエハ20の主面は、絶縁性の中間膜22により被覆されている。また、中間膜22上には、下地にアルミニウムをスパッタリングすることで、アルミニウムメッキ23が形成されている。さらに、下地のアルミニウムメッキ23の上部には、アルミニウムメッキ23を覆うように、アルミニウム合金（例えばAl-Si-Cu）をスパッタリングすることで、アルミニウム合金メッキ24が形成されている。さらに、これらの上部には、アルミニウムメッキ23及びアルミニウム合金メッキ23の一部を覆い、かつ中間膜22全体を覆うように、保護膜25（例えばシリコン窒化膜）が形成されている。保護膜25は、アルミニウム合金メッキ23の全体を覆うように形成された後、後述するホトリソエッチングにより、アルミニウム合金メッキ24の一部を露出するように形成されている。従って、上述した構成によってボンディングパッド16は、外部と電気的に接続することが可能となり、ピエゾ抵抗素子15a、15b及び15cの電気抵抗変化による信号を外部へと出力可能としている。
【００１９】
次に、ピエゾ抵抗型3軸加速度センサの製造方法の1例を図4、図5及び図6を参照しつつ説明する。図4はピエゾ抵抗型3軸加速度センサの製造方法のフローチャートを示している。
先ず、第1シリコンウエハ20、第2シリコンウエハ30及び接合層40を有する3層構造のSOI（Silicon on Insulator）ウエハの準備を行なう（ステップS1）。かかるSOIウエハの断面図を図5（a）に示す。
【００２０】
第1シリコンウエハ20の表面に、約1000℃の加湿雰囲気を用いた熱酸化条件によって中間膜22を生成する（ステップS2）。また、中間膜22の形成後の断面図を図5（b）に示す。
【００２１】
ホトリソエッチングを用いて中間膜22に開口部31を設け、ボロン拡散法により、第1シリコンウエハ20の表面にピエゾ抵抗素子15a、15b及び15c等となるＰ型の拡散層32を形成する。更に、拡散層32の表面にCVD（Chemical Vapor Deposition）法によって中間酸化膜33を形成する（ステップS3）。また、また、中間酸化膜33の形成後の断面図を図5（c）に示す。
【００２２】
ホトリソエッチングを用いて中間酸化膜33に電極取り出し口（図示せず）を開口し、スパッタリングを用いて中間膜22上にアルミニウムを堆積する。さらに、スパッタリングを用いてかかるアルミニウムを覆うようにアルミニウム合金（Al-Si-Cu）を堆積する。さらに、ホトリソエッチングを用いてアルミニウム及びアルミニウム合金をエッチングし、配線34及びボンディングパッド（図示せず）を形成する（ステップS4）。また、アルミニウム及びアルミニウム合金の配線34の形成後の断面図を図5（d）に示す。
【００２３】
PRD（Plasma Reactive Deposition）法を用いて、中間膜22並びに、かかる中間膜22上に形成された配線34及びボンディングパッドの表面に、保護用のシリコン窒化膜35を形成する。さらに、ホトリソエッチングによって、ボンディングパッド上のシリコン窒化膜35のみを除去してボンディングパッドを露出さる（ステップS5）。また、シリコン窒化膜35の形成後の断面図を図6（a）に示す。
【００２４】
シリコン窒化膜35上にホトレジストを形成し、ホトリソエッチングを用いて、貫通孔11を形成する（ステップS6）。
【００２５】
SOIウエハの裏面、即ち第2シリコンウエハ30の表面に、CVD技術を用いて酸化膜36を形成する。台座部18に対応するように周囲の酸化膜36を残し、中央部の酸化膜36をホトリソエッチングによって除去して、開口部37を形成する（ステップS7）。かかる開口部37を形成することで、後のステップにおいて厚さが台座部18よりも薄い錘部19が得られることとなる。また、酸化膜36の形成後の断面図を図6（b）に示す。
【００２６】
開口部37の中央部に、錘部19に対応するホトレジスト（図示せず）を形成する。さらに、周辺部に残された酸化膜36とホトレジストをエッチングマスクとし、ガスチョッピング・エッチング技術（GCET：Gas Chopping Etching Technology、いわゆる Bosch法）を用いて第2シリコンウエハ30の表面をエッチングし、第2シリコンウエハ30の貫通孔17を形成する（ステップS8）。また、貫通孔17の形成後の断面図を図6（c）に示す。
【００２７】
ステップS8までの処理が完了したSOIウエハを緩衝フッ酸に浸漬し、第1シリコンウエハ20及び第2シリコンウエハ30間の接続層40の一部をエッチングにより除去する（ステップS9）。また、接続層40の除去後の断面図を図6（d）に示す。
【００２８】
ステップS9までの工程が完了した（すなわち、半導体素子機能が形成された）SOIウエハをイソプロピルアルコールベーパによる乾燥処理を約15分間施す（ステップS10）。本ステップの乾燥処理は、表面張力の小さいイソプロピルアルコールベーパを用いた乾燥処理である故、錘部19のスティッキングを防止することが出来る。
【００２９】
次に、ステップS10におけるイソプロピルアルコールの残留物の除去のために、加熱処理を行なう（ステップS11）。例えば、加熱処理の条件は、加熱処理を行なう加熱炉内の気圧を700mTorr、温度を130℃とし、かかる加熱炉内に500SCCMの酸素を流入させた状態を60分間継続させても良い。本ステップの加熱処理によってイソプロピルアルコールの残留物を除去する故、後述するRA洗浄を行なってもボンディングパッドが溶解されることはなくなる。
【００３０】
ステップＳ11の加熱処理後に、発煙硝酸によりRA洗浄を約5分間行い、かかるRA洗浄後に、純水洗浄を行なう。さらに、純水を乾燥させるべく、イソプロピルアルコールベーパによる乾燥処理を施す（ステップS12）。
【００３１】
その後、通常の半導体製造方法と同様に、SOIウエハからチップを切り出し、センサ搭載部31に固着し若しくは容器に収容し所定の配線を行う（ステップS13）。
【００３２】
従って、上述するピエゾ抵抗型3軸加速度センサの製造方法においては、表面張力の小さいイソプロピルアルコールベーパを用いた乾燥処理である故、錘部19のスティッキングを防止し、ボンディングパッドが溶解されることなくRA洗浄処理を行なうことが出来る。
【００３３】
なお、ステップS10からステップS12までを順に行なう製造工程を有していれば、実施例のピエゾ抵抗型3軸加速度センサにおける製造方法に限定されず、その他の半導体デバイスにおける製造方法であっても良い。
【００３４】
次に、本発明の特徴であるステップS8における加熱処理について、加熱炉の1例の概略構成を示した図7を参照しつつ説明する。
【００３５】
図7に示されているように、加熱炉60は密閉空間61を有し、かつ、加熱炉60の側面及び上面には、それぞれヒータ62が設置されている。また、加熱炉60の側面の下方には排気口63が設置され、排気口63には、排気ライン64を介して真空ポンプ65が接続されている。さらに、密閉空間61の上方中央には、酸素噴出用のスプレーノズル66が設置されている。スプレーノズル66には、加熱炉60の外部に設置されている流量計67及び酸素ガス源68が供給ライン69を介して接続されている。
【００３６】
密閉空間61の下方中央には、単数若しくは複数のイソプロピルアルコールベーパ洗浄後の半導体ウエハ70を収納したテフロン（登録商標）製のウエハカセット71が載置されている。なお、ウエハカセット71は、密閉空間61に複数個載置しても良い。
【００３７】
密閉空間61は、ヒータ62によって、常に、一定の温度に保たれている。例えば、密閉空間61の温度を130℃に保つこととしても良い。また、半導体ウエハ70を収納したウエハカセット71を載置後、真空ポンプによって密閉空間61を低圧状態にする。例えば、密閉空間61の気圧を700mTorrに保つこととしてもよい。さらに、密閉空間61を低圧状態にした後に、酸素ガス源68から酸素ガス72をスプレーノズル66を介して密閉空間61に流入する。例えば、酸素の流入量を500SCCMとしても良い。なお、密閉空間61の状態を設定状態に保つために、各装置を制御装置（図示せず）に接続し、自動的に制御することとしても良い。
【００３８】
密閉空間61の状態を一定条件に保ったままで、半導体ウエハ70を密閉空間61内に放置する。例えば、放置時間は60分間であっても良い。その後、半導体ウエハ70及びウエハカセット71を取り出し、ステップS12以降の工程を開始する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】ピエゾ抵抗型3軸加速度センサの斜視図である。
【図２】（a）はピエゾ抵抗型3軸加速度センサの平面図、（b）は図1（a）内の一点鎖線1b-1bに沿った断面を示す断面図である。
【図３】図1（a）内の一点鎖線2-2に沿った断面を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例としてのピエゾ抵抗型3軸加速度センサの製造方法を示すフローチャートである。
【図５】各製造工程におけるピエゾ抵抗型3軸加速度センサの断面図である。
【図６】各製造工程におけるピエゾ抵抗型3軸加速度センサの断面図である。
【図７】本発明の実施例としての半導体デバイスの製造方法における加熱処理用の加熱炉の概略を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４０】
10ピエゾ抵抗型3軸加速度センサ
15a、15b、15c  ピエゾ抵抗素子
16  ボンディングパッド
20  第1シリコンウエハ
30第2シリコンウエハ
60  加熱炉
70  半導体ウエハ
71  ウエハカセット
【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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