JP2005286091A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体素子形成工程時の半導体ウエハの反り上がりを低減することを目的とする。 An object of the present invention is to reduce warping of a semiconductor wafer during a semiconductor element formation process.
近年、半導体ウエハの大型化、またICカード用途などのウエハの薄型化が進んでいる。しかしながら、大型化、薄型化した半導体ウエハは、配線層となるアルミ(Al)層等の積層工程時の加熱環境下において、その熱により反りが生じ、破損し易かった。また、露光工程では、半導体ウエハの端部等を吸着し、半導体ウエハを固定した後、露光作業を行うが、半導体ウエハの反り上がりのために、吸着できず、露光が行えないという問題があった。 In recent years, semiconductor wafers are becoming larger and thinner for IC cards and the like. However, semiconductor wafers that have been increased in size and reduced in thickness are easily damaged due to warpage caused by the heat in a heating environment such as an aluminum (Al) layer as a wiring layer. In the exposure process, the edge of the semiconductor wafer is sucked and the semiconductor wafer is fixed, and then the exposure operation is performed. However, due to the warping of the semiconductor wafer, the wafer cannot be sucked and the exposure cannot be performed. It was.
そこで、従来の半導体装置の製造方法では、例えば、基材フィルムの表面に、粘着剤溶液を塗布し、乾燥させて(必要に応じて加熱架橋させて)粘着剤層を形成していた。そして、必要に応じてこの粘着剤層の表面にセパレータを貼り合わせることにより、半導体ウエハ保護用粘着シートを作成していた。その後、該半導体ウエハ保護用粘着シートを半導体ウエハに貼り合わせ、半導体ウエハの反り上がり等を防止する技術があった(例えば、特許文献1参照。)。
上述したように、従来の半導体装置の製造方法では、半導体ウエハに素子を形成する過程の加熱環境下における、半導体ウエハの反りを防止するため、半導体ウエハ保護用粘着シートを作成し、半導体ウエハに貼り合わせていた。しかしながら、半導体ウエハ保護用粘着シートを作成することで、コストが余分に掛かるという問題があった。また、半導体ウエハ保護用粘着シートを貼り付け、該粘着シートを剥がす工程が余計に発生するという問題があった。 As described above, in the conventional method for manufacturing a semiconductor device, in order to prevent warpage of the semiconductor wafer in a heating environment in the process of forming elements on the semiconductor wafer, an adhesive sheet for protecting the semiconductor wafer is prepared, I was pasting them together. However, there is a problem in that the production of the pressure-sensitive adhesive sheet for protecting a semiconductor wafer increases the cost. In addition, there is a problem that an extra step of attaching a pressure-sensitive adhesive sheet for protecting a semiconductor wafer and peeling the pressure-sensitive adhesive sheet occurs.
また、従来の半導体装置の製造方法では、半導体ウエハ保護用粘着シートを剥がした後、半導体ウエハ裏面には粘着剤が残存する場合があった。例えば、裏面電極を形成する場合には、残存した粘着剤を除去する工程が必要となり、工程数が増え、コスト的にも問題があった。 Further, in the conventional method for manufacturing a semiconductor device, the adhesive may remain on the back surface of the semiconductor wafer after the adhesive sheet for protecting the semiconductor wafer is peeled off. For example, when the back electrode is formed, a process for removing the remaining pressure-sensitive adhesive is required, which increases the number of processes and causes a problem in cost.
本発明は、上述した各事情に鑑みて成されたものであり、本発明の半導体装置の製造方法では、半導体素子形成領域と成る第1主面と該第1主面と対となる第2主面とを有する半導体ウエハを準備し、少なくとも前記第1主面に対し前記半導体ウエハが上に凸な曲線を描くように反らせる反り防止層を前記第2主面に形成し、前記第1主面側から少なくとも2層以上の配線層を形成した後、前記反り防止層を除去することを特徴とする。従って、本発明では、半導体ウエハの第2主面に反り防止層を形成することで、半導体ウエハに、その第1主面に対して上に凸な反りを発生させる。そのことで、第1主面上に配線層を形成する金属層を堆積し、硬化すると、半導体ウエハに、その第1主面に対して下に凸な曲線を描く反りが発生するが、その反り量を緩和させることができる。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a first main surface serving as a semiconductor element formation region and a second main surface that forms a pair with the first main surface. A warp prevention layer is provided on the second main surface to warp the semiconductor wafer so that at least the first main surface has a convex curve with respect to the first main surface. The warpage preventing layer is removed after forming at least two wiring layers from the surface side. Therefore, in the present invention, the warp prevention layer is formed on the second main surface of the semiconductor wafer, thereby causing the semiconductor wafer to warp upward with respect to the first main surface. As a result, when a metal layer forming a wiring layer is deposited on the first main surface and cured, the semiconductor wafer is warped in a downward convex curve with respect to the first main surface. The amount of warpage can be reduced.
また、本発明の半導体装置の製造方法では、前記第1主面上に前記配線層と成る金属層を堆積する前に、前記反り防止層を形成することを特徴とする。従って、本発明では、半導体ウエハの第1主面に対して下に凸な曲線を描く反りが発生する前に、予め、半導体ウエハの第1主面に対して上に凸な反りを発生させることができる。 The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is characterized in that the warpage preventing layer is formed on the first main surface before depositing a metal layer to be the wiring layer. Therefore, in the present invention, before the warp that draws a downward convex curve with respect to the first main surface of the semiconductor wafer occurs, the upward warp is generated in advance with respect to the first main surface of the semiconductor wafer. be able to.
また、本発明の半導体装置の製造方法では、前記配線層となる金属層を堆積し、前記第2主面には前記反り防止層を形成した状態で、前記半導体ウエハを露光装置に設置することを特徴とする。従って、本発明では、半導体ウエハの第2主面に反り防止層を形成した状態で金属層の露光工程を行うので、半導体ウエハの反り量が低減され、露光装置では、確実に、半導体ウエハを固定することができる。 In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the semiconductor wafer is placed in an exposure apparatus in a state where a metal layer to be the wiring layer is deposited and the warp preventing layer is formed on the second main surface. It is characterized by. Therefore, in the present invention, the metal layer exposure process is performed in a state in which the warp preventing layer is formed on the second main surface of the semiconductor wafer. Therefore, the amount of warpage of the semiconductor wafer is reduced, and the exposure apparatus reliably secures the semiconductor wafer. Can be fixed.
本発明の半導体装置の製造方法では、半導体ウエハの第2主面に反り防止層を形成する。そのことで、配線層を構成する金属層の硬化により、半導体ウエハが、その第1主面に対して下に凸な曲線を描くように反り上がる量を低減することができる。 In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a warp preventing layer is formed on the second main surface of the semiconductor wafer. As a result, the amount of the semiconductor wafer that warps so as to draw a downwardly convex curve with respect to the first main surface can be reduced by curing the metal layer constituting the wiring layer.
本発明の半導体装置の製造方法では、配線層を形成する前に、予め、半導体ウエハの第2主面に反り防止層を形成する。そのことで、配線層を構成する金属層の硬化により、半導体ウエハが、その第1主面に対して下に凸な曲線を描くように反り上がる力に対抗することができる。 In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a warp preventing layer is formed in advance on the second main surface of the semiconductor wafer before the wiring layer is formed. Thereby, the hardening of the metal layer constituting the wiring layer can counter the force that the semiconductor wafer warps so as to draw a downwardly convex curve with respect to the first main surface.
本発明の半導体装置の製造方法では、半導体ウエハの第2主面に反り防止層を形成した状態で、半導体ウエハを露光装置へと設置する。そのことで、露光装置では、半導体ウエハの反り上がりに対しても、半導体ウエハを確実に固定することができる。 In the semiconductor device manufacturing method of the present invention, the semiconductor wafer is placed on the exposure apparatus in a state in which the warp preventing layer is formed on the second main surface of the semiconductor wafer. As a result, the exposure apparatus can securely fix the semiconductor wafer against warping of the semiconductor wafer.
以下に、本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法について、図1〜図9を参照し、詳細に説明する。 Below, the manufacturing method of the semiconductor device which is one embodiment of this invention is demonstrated in detail with reference to FIGS.
図1から図9は本実施の形態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。尚、以下の説明では、素子形成領域の1領域に、例えば、Nチャネル型MOSトランジスタを形成する場合に関し説明するが、この場合に限定するものではない。例えば、その他の素子形成領域に、NPNトランジスタ、横型PNPトランジスタ等を形成し、半導体集積回路装置を形成する場合でも良い。 1 to 9 are cross-sectional views for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment. In the following description, for example, an N-channel MOS transistor is formed in one element formation region, but the present invention is not limited to this case. For example, an NPN transistor, a lateral PNP transistor, or the like may be formed in another element formation region to form a semiconductor integrated circuit device.
先ず、図1に示す如く、P型の単結晶シリコン基板1を準備する。図示した基板1は、半導体ウエハの一部を示したものであり、以下の説明でも同様である。この基板1の表面を熱酸化して全面にシリコン酸化膜を、例えば、0.03〜0.05μm程度形成する。その後、公知のフォトリソグラフィ技術により、N型の埋め込み層2を形成する部分に開口部が設けられたフォトレジストを選択マスクとして形成する。そして、N型不純物、例えば、リン(P)を加速電圧20〜65keV、導入量1.0×1013〜1.0×1015/cm2でイオン注入する。そして、フォトレジストを除去した後、イオン注入した不純物を拡散する。
First, as shown in FIG. 1, a P-type single
次に、図2に示す如く、図1において形成したシリコン酸化膜を利用し、公知のフォトリソグラフィ技術により、第1の分離領域3を形成する部分に開口部が設けられたフォトレジストを選択マスクとして形成する。そして、P型不純物、例えば、ホウ素(B)を加速電圧60〜100keV、導入量1.0×1013〜1.0×1015/cm2でイオン注入する。そして、フォトレジストを除去した後、イオン注入した不純物を拡散する。 Next, as shown in FIG. 2, using the silicon oxide film formed in FIG. 1, a photoresist having an opening in a portion where the first isolation region 3 is formed is selected by a known photolithography technique. Form as. Then, a P-type impurity, for example, boron (B) is ion-implanted at an acceleration voltage of 60 to 100 keV and an introduction amount of 1.0 × 10 13 to 1.0 × 10 15 / cm 2 . Then, after removing the photoresist, the ion-implanted impurity is diffused.
次に、図3に示す如く、図2において形成したシリコン酸化膜を全て除去し、基板1をエピタキシャル成長装置のサセプタ上に配置する。そして、ランプ加熱によって基板1に、例えば、1200℃程度の高温を与えると共に反応管内にSiHCl3ガスとH2ガスを導入する。そのことにより、基板1上に、例えば、比抵抗0.1〜3.5Ω・cm、厚さ1.0〜6.0μm程度のエピタキシャル層4を成長させる。その後、エピタキシャル層4の表面を熱酸化してシリコン酸化膜を、例えば、0.03〜0.05μm程度形成する。その後、公知のフォトリソグラフィ技術により、第2の分離領域5を形成する部分に開口部が設けられたフォトレジストを選択マスクとして形成する。そして、P型不純物、例えば、ホウ素(B)を加速電圧60〜100keV、導入量1.0×1013〜1.0×1015/cm2でイオン注入する。そして、フォトレジストを除去した後、イオン注入した不純物を拡散する。
Next, as shown in FIG. 3, all of the silicon oxide film formed in FIG. 2 is removed, and the
次に、図4に示す如く、エピタキシャル層4の所望の領域にLOCOS酸化膜7を形成する。先ず、シリコン酸化膜6上にシリコン窒化膜(図示せず)を、例えば、0.05〜0.2μm程度形成する。その後、LOCOS酸化膜7を形成する部分に開口部が設けられるようにシリコン窒化膜を選択的に除去する。
Next, as shown in FIG. 4, a
そして、このシリコン窒化膜をマスクとして用い、シリコン酸化膜6上から、例えば、800〜1200℃程度でスチーム酸化により酸化膜付けを行う。そして、同時に、基板1全体に熱処理を与えLOCOS酸化膜7を形成する。このとき、特に、P型分離領域8上にはLOCOS酸化膜7を形成することで、より素子間分離が成される。そして、LOCOS酸化膜7は、平坦部では、例えば、厚さ0.5〜1.0μm程度に形成される。
Then, using this silicon nitride film as a mask, an oxide film is formed from above the silicon oxide film 6 by, for example, steam oxidation at about 800 to 1200 ° C. At the same time, heat treatment is performed on the
次に、図5に示す如く、エピタキシャル層4表面にシリコン酸化膜9を、例えば、0.01〜0.20μm程度形成する。そして、このシリコン酸化膜9をゲート電極11(図6参照)下部ではゲート酸化膜として用いる。そして、公知のフォトリソグラフィ技術により、N型の拡散領域10を形成する部分に開口部が設けられたフォトレジストを選択マスクとして形成する。そして、N型不純物、例えば、リン(P)を加速電圧20〜65keV、導入量1.0×1013〜1.0×1015/cm2でイオン注入する。そして、フォトレジストを除去した後、イオン注入した不純物を拡散する。
Next, as shown in FIG. 5, a
次に、図6に示す如く、図5において形成したシリコン酸化膜9上にポリシリコン(PolySi)膜を、例えば、0.2〜0.3μm程度堆積させる。その後、このポリシリコン膜に、N型不純物、例えば、リン(P)を加速電圧20〜65keV、導入量1.0×1013〜1.0×1015/cm2でイオン注入する。そして、ゲート電極11形成領域以外のPolySi膜を公知のフォトリソグラフィ技術により除去する。
Next, as shown in FIG. 6, a polysilicon (PolySi) film is deposited on the
その後、図示の如く、図5において形成したシリコン酸化膜9を利用し、公知のフォトリソグラフィ技術により、P型の拡散領域12を形成する部分に開口部が設けられたフォトレジストを選択マスクとして形成する。そして、P型不純物、例えば、ホウ素(B)を加速電圧60〜100keV、導入量1.0×1013〜1.0×1015/cm2でイオン注入する。そして、フォトレジストを除去した後、イオン注入した不純物を拡散する。このとき、ゲート電極11をマスクとして利用することで、より正確にイオン注入を行うことができる。
Thereafter, as shown in the figure, the
次に、図7に示す如く、図5において形成したシリコン酸化膜9を利用し、公知のフォトリソグラフィ技術により、N型の拡散領域13、14を形成する部分に開口部が設けられたフォトレジストを選択マスクとして形成する。そして、N型不純物、例えば、リン(P)を加速電圧20〜65keV、導入量1.0×1013〜1.0×1015/cm2でイオン注入する。そして、フォトレジストを除去した後、イオン注入した不純物を拡散する。
Next, as shown in FIG. 7, using the
次に、図8に示す如く、エピタキシャル層4上面の略全面に、TEOS(Tetra−Ethyl−Orso−Silicate)膜層(図示せず)、BPSG(Boron Phospho Silicate Glass)膜層15等を形成する。
Next, as shown in FIG. 8, a TEOS (Tetra-Ethyl-Orso-Silicate) film layer (not shown), a BPSG (Boron Phospho Silicate Glass)
このとき、本実施の形態では、BPSG膜層15上面側から、そして、基板2裏面側からシリコン窒化膜(SiN)を堆積する。つまり、基板1の両面からシリコン窒化膜を堆積する。その後、BPSG膜層15上面に形成したSiNのみ除去し、基板1裏面には、SiN層から成る反り防止層16が形成される。
At this time, in this embodiment, a silicon nitride film (SiN) is deposited from the upper surface side of the
そして、本実施の形態では、第1配線層及び各電極を構成する金属層、例えば、Al層を堆積工程前に、反り防止層16を形成する。そのことで、詳細は後述するが、半導体ウエハ41(図10参照)は、その表面に対して、上に凸となる曲線を描くように反り曲がる。その結果、多層の配線層を形成することで、最終的には、半導体ウエハ41は、その表面に対して反り上がるが、その反り上がり量を、より効率的に低減することができる。
In the present embodiment, the
一方、SiNが除去されたBPSG膜層15上面では、MOSトランジスタのソース電極22またはドレイン電極23用のコンタクトホール17、18をBPSG膜層15等に、例えば、公知のフォトリソグラフィ技術により形成する。
On the other hand, on the upper surface of the
次に、スパッタリング法により、バリアメタル層19、タングステン(W)層20及びAl層21を堆積する。このとき、バリアメタル層19は、チタン(Ti)層及びチタンナイトライド(TiN)層を積層し、形成する。そして、W層20は、コンタクトホール17、18形成領域に選択的に形成され、Al層21は、電極及び第1の配線層形成領域に選択的に形成される。そして、本実施の形態では、この工程により、MOSトランジスタのソース電極22、ドレイン電極23が形成される。その他、図示していないが、半導体装置の1層目の配線層が形成される。
Next, a
次に、図9に示す如く、1層目の配線層と2層目の配線層24との間の層間絶縁層、2層目の配線層24と3層目の配線層25との間の層間絶縁層及び3層目の配線層25を形成する。1層目の配線層等の上面に、TEOS膜層26を堆積する。そして、TEOS膜層26は、1層目の配線層等によりその表面には凹凸が形成される。この凹凸を無くし平坦面を形成するために、液体SOG(Spin On Glass)を塗布し、SOG膜層27を形成する。その後、SOG膜層27上に、再び、TEOS膜層28を堆積する。そのことで、2層目の配線層24は、平坦性の維持されて形成されるので、配線層24が短絡されるのを防止することができる。
Next, as shown in FIG. 9, an interlayer insulating layer between the first wiring layer and the
その後、上述した製造方法により、2層目の配線層24上面に、TEOS膜層29、SOG膜層30、TEOS膜層31、3層目の配線層25を形成する。そして、3層目の配線層25上面に、例えば、減圧状態で、形成温度が450℃以下で、プラズマCVD(Plasma−Enhanced Chemical Vapor Deposition)法により、SiN層32を略全面に堆積する。このとき、SiN層32の膜厚は、3000Å〜10000Å程度で堆積される。その後、基板1裏面に形成した反り防止層16を除去し、半導体装置が完成する。
Thereafter, the
次に、図10及び図11を参照し、半導体ウエハの反り量と縮小投影露光装置(以下、ステッパと呼ぶ)での吸着工程との関係を説明する。 Next, with reference to FIG. 10 and FIG. 11, the relationship between the amount of warpage of the semiconductor wafer and the suction process in the reduction projection exposure apparatus (hereinafter referred to as a stepper) will be described.
図10は半導体ウエハの反り量を説明するための断面図である。図11は、半導体ウエハ表面に形成する配線形成工程とウエハの反り量との関係を説明するための説明図である。 FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining the amount of warpage of the semiconductor wafer. FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the wiring forming process formed on the semiconductor wafer surface and the amount of warpage of the wafer.
上述したように、例えば、配線層24、25形成工程時のように、マスクに描画されたパターンをフォトレジスト上に転写する際には、半導体ウエハ41表面の略全面に、例えば、Al層を形成した後に、該Al層表面をフォトレジストで被覆する。そして、フォトレジストで被覆された半導体ウエハ41は、ステッパのステージ上に固定され、紫外線を光源に用いた投影光学系を介して、マスクに描画されたパターンが転写される。このとき、本実施の形態では、真空中で、半導体ウエハ41に対して電気的なクーロン力を利用して吸着する静電チャックにより、半導体ウエハ41を固定する。 As described above, for example, when the pattern drawn on the mask is transferred onto the photoresist as in the process of forming the wiring layers 24 and 25, for example, an Al layer is formed on substantially the entire surface of the semiconductor wafer 41. After the formation, the surface of the Al layer is covered with a photoresist. Then, the semiconductor wafer 41 covered with the photoresist is fixed on the stage of the stepper, and the pattern drawn on the mask is transferred through a projection optical system using ultraviolet rays as a light source. At this time, in this embodiment, the semiconductor wafer 41 is fixed by an electrostatic chuck that is attracted to the semiconductor wafer 41 using an electric Coulomb force in a vacuum.
ここで、半導体ウエハ41上面には、それぞれ熱膨張係数の異なる配線層24、25等を構成するAl層、TEOS膜層、SOG膜層が堆積され、それぞれの材料が硬化する。すると、図10に示すように、半導体ウエハ41の端部42周辺が反り上がる。 Here, on the upper surface of the semiconductor wafer 41, an Al layer, a TEOS film layer, and an SOG film layer constituting the wiring layers 24 and 25 having different thermal expansion coefficients are deposited, and the respective materials are cured. Then, as shown in FIG. 10, the periphery of the end portion 42 of the semiconductor wafer 41 is warped.
具体的には、例えば、半導体ウエハ41を構成するシリコンの熱膨張係数は2.42E6(/deg)であり、Alの熱膨張係数は2.313E5(/deg)でる。そして、積層される材料の熱膨張係数の違いにより、堆積時の温度が低下するにつれて、材料が収縮しながら硬化し、半導体ウエハ41には、圧縮応力が加わる。特に、配線層24、25は、半導体ウエハ41の広い領域に渡り配置されるので、半導体ウエハ41の反り量Xに与える影響が大きい。尚、同様に、半導体ウエハ41裏面に形成される反り防止層16の収縮による圧縮応力により、半導体ウエハ41は、その表面に対して上に凸な曲線を描くように反る。
Specifically, for example, the thermal expansion coefficient of silicon constituting the semiconductor wafer 41 is 2.42E6 (/ deg), and the thermal expansion coefficient of Al is 2.313E5 (/ deg). Then, due to the difference in thermal expansion coefficient of the stacked materials, the material hardens while shrinking as the temperature during deposition decreases, and compressive stress is applied to the semiconductor wafer 41. In particular, since the wiring layers 24 and 25 are arranged over a wide area of the semiconductor wafer 41, the wiring layers 24 and 25 have a great influence on the warp amount X of the semiconductor wafer 41. Similarly, the semiconductor wafer 41 warps so as to draw an upwardly convex curve with respect to the surface due to the compressive stress caused by the shrinkage of the
図11では、半導体ウエハ41裏面に、シリコン窒化膜層から成る反り防止層16が形成された場合と反り防止層16が形成されない場合との、半導体ウエハ41の反り量Xを比較している。具体的には、実線ラインは反り防止層16が形成されない場合であり、一点鎖線ラインは反り防止層16が1000Å程度形成された場合であり、二点鎖線ラインは反り防止層16が2000Å程度形成された場合である。
In FIG. 11, the warp amount X of the semiconductor wafer 41 is compared between the case where the
尚、以下の説明では、半導体ウエハ41の表面に対して、下に凸な曲線を描く場合を反り上がると記載し、上に凸な曲線を描く場合を反り下がると記載する。 In the following description, a case where a downwardly convex curve is drawn with respect to the surface of the semiconductor wafer 41 is described as being warped, and a case where an upwardly convex curve is drawn is described as being warped down.
図示したように、先ず、反り防止層16を形成する前には、3つの場合とも、半導体ウエハ41の自重により、半導体ウエハ41は30μm程度反り下がる。そして、半導体ウエハ41裏面に反り防止層を形成すると、その厚みが1000Å程度の場合には、半導体ウエハ41は42μm程度反り下がり、その厚みが2000Å程度の場合には、半導体ウエハ41は48μm程度反り下がる。
As shown in the figure, first, before the
次に、1層目の配線層等を形成する金属層を堆積し、該金属層を被覆するようにフォトレジストを形成した状態において、反り防止層16を形成しない場合には、半導体ウエハ41は35μm程度反り上がる。一方、反り防止層16を形成すると、その厚みが1000Å程度の場合には、半導体ウエハ41は13μm程度反り上がり、その厚みが2000Å程度の場合には、半導体ウエハ41は10μm程度反り上がる。
Next, in the state where the metal layer for forming the first wiring layer or the like is deposited and the photoresist is formed so as to cover the metal layer, when the
次に、2層目の配線層等を形成する金属層を堆積し、該金属層を被覆するようにフォトレジストを形成した状態において、反り防止層16を形成しない場合には、半導体ウエハ41は80μm程度反り上がる。一方、反り防止層16を形成すると、その厚みが1000Å程度の場合には、半導体ウエハ41は57μm程度反り上がり、その厚みが2000Å程度の場合には、半導体ウエハ41は44μm程度反り上がる。
Next, in the state where the metal layer for forming the second wiring layer or the like is deposited and the photoresist is formed so as to cover the metal layer, when the
最後に、3層目の配線層等を形成する金属層を堆積し、該金属層を被覆するようにフォトレジストを形成した状態において、反り防止層16を形成しない場合には、半導体ウエハ41は120μm程度反り上がる。一方、反り防止層16を形成すると、その厚みが1000Å程度の場合には、半導体ウエハ41は100μm程度反り上がり、その厚みが2000Å程度の場合には、半導体ウエハ41は85μm程度反り上がる。
Finally, when a metal layer for forming a third wiring layer or the like is deposited and a photoresist is formed so as to cover the metal layer, when the
上述したように、本実施の形態では、半導体ウエハ41の裏面に反り防止層16を形成しない場合には、1層目から3層目の金属層を堆積する過程で、半導体ウエハ41は、それぞれ35μm程度、80μm程度、120μm程度反り上がっている。特に、本実施の形態のように、3層から成る多層配線構造では、3層目の金属層では、電源ライン等の配線層を形成するため、その電流量を確保するため、その層厚は厚く堆積される。そのため、3層目の金属層を堆積した後には、半導体ウエハ41は、120μm程度反り上がってしまい、この段階での露光装置での半導体ウエハ41の固定が問題となる。
As described above, in the present embodiment, when the
一方、3層目の金属層を堆積した後において、半導体ウエハ41の裏面に反り防止層16を形成した場合を計測する。すると、反り防止層16の厚みが1000Å程度の場合には、半導体ウエハ41は100μm程度反り上がり、その厚みが2000Å程度の場合には、半導体ウエハ41は85μm程度反り上がる。つまり、反り防止層16を形成しない場合と比較すると、反り防止層16の厚みが1000Å程度の場合には、20μm程度反り上がりを低減でき、反り防止層16の厚みが2000Å程度の場合には、35μm程度反り上がりを低減できる。
On the other hand, the case where the
また、1層目及び2層目の金属層を堆積した後においても、反り防止層16を形成することで、20〜30μm程度の半導体ウエハ41の反り上がりを低減することができる。
Even after the first and second metal layers are deposited, the warpage of the semiconductor wafer 41 of about 20 to 30 μm can be reduced by forming the
つまり、本実施の形態では、使用される半導体ウエハのサイズ、ステッパの固定能力等の使用条件に応じて、半導体ウエハの裏面に形成される反り防止層の層厚を調整することができる。そして、半導体ウエハ上面のフォトレジストに配線層等のパターンを転写する際には、ステッパでは、半導体ウエハの反り量を低減することで、半導体ウエハを確実にステージ上に固定することができる。 That is, in the present embodiment, the thickness of the warp preventing layer formed on the back surface of the semiconductor wafer can be adjusted according to the use conditions such as the size of the semiconductor wafer to be used and the fixing capability of the stepper. When transferring a pattern such as a wiring layer to the photoresist on the upper surface of the semiconductor wafer, the stepper can securely fix the semiconductor wafer on the stage by reducing the amount of warpage of the semiconductor wafer.
尚、本実施の形態では、反り防止膜としてシリコン窒化膜を用いる場合について説明したが、この場合に限定する必要はない。例えば、ポリシリコン膜層、TEOS膜層を反り防止膜として用いることもできる。 In this embodiment, the case where a silicon nitride film is used as the warpage preventing film has been described. However, the present invention is not limited to this case. For example, a polysilicon film layer or a TEOS film layer can be used as a warp prevention film.
また、反り防止層を、多層配線形成工程と共通工程として形成することで、製造工程を簡略化することもできる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。 Further, the manufacturing process can be simplified by forming the warpage preventing layer as a common process with the multilayer wiring forming process. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1 P型の単結晶シリコン基板
4 エピタキシャル層
7 LOCOS酸化膜
15 BPSG膜層
16 反り防止層
19 バリアメタル層
20 タングステン層
21 アルミ層
24 2層目の配線層
25 3層目の配線層
26 TEOS膜層
27 SOG膜層
28 TEOS膜層
29 TEOS膜層
30 SOG膜層
31 TEOS膜層
32 シリコン窒化膜層
41 半導体ウエハ
42 端部
1 P-type single
Claims (5)
前記第1主面側から少なくとも2層以上の配線層を形成した後、前記反り防止層を除去することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A semiconductor wafer having a first main surface serving as a semiconductor element formation region and a second main surface opposite to the first main surface is prepared, and the semiconductor wafer has a convex curve upward at least with respect to the first main surface. Forming a warp preventing layer on the second main surface to warp as drawn,
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming at least two wiring layers from the first main surface side, and then removing the warpage preventing layer.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7825004B2 (en) | 2006-08-23 | 2010-11-02 | Elpida Memory, Inc. | Method of producing semiconductor device |
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