ウェーハ洗浄技術
変革の時
次世代プロセス要求に応える

[2008年10月号]

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メタルゲート導入への挑戦

図1　枚葉式装置でHF洗浄を10分間行うと、メタルゲート上のドープなしポリSiに重い電解腐食を引き起こした
（出典：IMEC社）

　「メタルゲート成膜後が最もクリティカルな洗浄であり、メタルゲートと関連するインテグレーション上の問題が課題として残っている」と米Akrion社バイスプレジデントIsmail Kashkoush氏は語る。例えば、従来のSC1またはSC2薬液中に置かれたどのメタルゲートも、すぐに溶解するか、保護されることなしにエッチングされてしまうという。

　IMECのMertens氏は、メタルゲートを形成した場合、ポリSi材料も含んだエッチング後の洗浄プロセスでポリSiとメタル間に流電結合が発生することを示した（図1）。

　不揮発性メモリーではメタルゲートの材料に対する問題は引き続き起こると、米FSI International社チーフテクノロジストJeff Butterbaugh氏は言及した。NANDフラッシュメモリーはHigh-k/メタルゲート積層構造に移行しなければならない。不揮発性メモリーは、標準のフローティングゲートからTANOS電荷トラップの形態に発展しており、これにはいくつかの材料変更が伴う。例えば、電荷トラップセルの積層構造は、トンネル酸化膜、トラップ用窒化膜、Alメタルゲート、TaNおよびW/WN層を含んでいる（図2）。FSIのKnowledge Servicesセミナーの一環で不揮発性メモリーのトレンドを紹介した伊Numonyx社Mauro Alessandri氏によると、ここで一つの問題はWおよびWNがSC1、SC2およびSPMを含む大半のH₂O₂混合液と相性が悪いことである。

　Barnett氏は、「メタルゲートへの対応は可能だが、さらなる課題が材料の進化と共に見え始めた。メタルを除去する方法を探さなければならなくなる。材料構造の変更も新たな課題になるだろう」と述べている。

　Kashkoush氏によると、メタルゲートの従来の洗浄方法に対する他の選択肢では、より希釈した化学薬品および同等の水の使用が含まれていたが、できれば超音波技術（メガソニック）も加えていく。水素添加水の使用も詳しく調べ始め、汚染を除去する方法として再度メガソニックと酸を使用する。この方法は非常に有望そうに見えると Kashkoush氏は語った。詳細のデータでは、例えばSC1を置き換えることができることを示している。水から電解で生成したH（水素）を使うこともできるとKashkoush氏は説明した。Hは、エッチング物質として振る舞い、膜を腐食させないで汚染とSi基板の間の結合を弱める。「CuのCMP中で使用した例が報告されている。Cuを露出した場合、CuをエッチングまたはCuを腐食するケミカルを使うことができない」という。また、水素添加水は、膜を攻撃することなしに、またはCrをエッチングすることなしにマスクを洗浄できると追加した。