JP2001144028A - 連続フッ素および水素プラズマによるコンタクト洗浄 - Google Patents
連続フッ素および水素プラズマによるコンタクト洗浄Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 金属プラグと半導体領域間の電気的接触を良
好にするには、通常、接触区域に耐熱金属層を堆積し、
次にワークピ−スをアニールして半導体材料および耐熱
金属の原子が相互に拡散し、半導体がシリコンである場
合耐熱金属のケイ化物等の化合物を形成する必要があ
る。 【解決手段】 本発明の一つの態様は耐熱金属を基板１
０上の半導体領域１２の接触区域１７に堆積する方法で
ある。接触区域１７を、まず、基板１０をフッ素含有種
を含むプラズマに露出して接触区域１７を洗浄し、次
に、基板１０を好ましくは水素含有ガスのプラズマ分解
によって生成されたフッ素を捕捉する第２大気に露出す
る、２ステッププロセスによって洗浄する。次に、耐熱
金属を接触区域１７に堆積する。２ステップ洗浄プロセ
スは耐熱金属と半導体領域１２間の電気抵抗を低減し得
る。さらに、基板１０をアニールして半導体材料および
耐熱金属の原子を相互に拡散すると、２ステップ洗浄プ
ロセスは所望の低い電気抵抗を実現するに必要なアニー
ル温度を低減し得る。
好にするには、通常、接触区域に耐熱金属層を堆積し、
次にワークピ−スをアニールして半導体材料および耐熱
金属の原子が相互に拡散し、半導体がシリコンである場
合耐熱金属のケイ化物等の化合物を形成する必要があ
る。 【解決手段】 本発明の一つの態様は耐熱金属を基板１
０上の半導体領域１２の接触区域１７に堆積する方法で
ある。接触区域１７を、まず、基板１０をフッ素含有種
を含むプラズマに露出して接触区域１７を洗浄し、次
に、基板１０を好ましくは水素含有ガスのプラズマ分解
によって生成されたフッ素を捕捉する第２大気に露出す
る、２ステッププロセスによって洗浄する。次に、耐熱
金属を接触区域１７に堆積する。２ステップ洗浄プロセ
スは耐熱金属と半導体領域１２間の電気抵抗を低減し得
る。さらに、基板１０をアニールして半導体材料および
耐熱金属の原子を相互に拡散すると、２ステップ洗浄プ
ロセスは所望の低い電気抵抗を実現するに必要なアニー
ル温度を低減し得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体あるいは金属
層の接触区域に金属プラグを堆積する前に該接触区域か
ら自然酸化物を除去する方法に関する。具体的には、本
発明はフッ素含有プラズマを用いる接触区域の洗浄ステ
ップ、次に接触区域を水素含有プラズマに露出すること
によるフッ素残留物の除去ステップを含む方法に関す
る。
層の接触区域に金属プラグを堆積する前に該接触区域か
ら自然酸化物を除去する方法に関する。具体的には、本
発明はフッ素含有プラズマを用いる接触区域の洗浄ステ
ップ、次に接触区域を水素含有プラズマに露出すること
によるフッ素残留物の除去ステップを含む方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】集積回路その他の電子デバイスを製造す
る際に共通なプロセスシーケンスでは、誘電層を基板上
の半導体あるいは金属領域に堆積し、次に誘電体に多数
の開口部をエッチングして開口部が半導体あるいは金属
領域上の接触区域を露出するようにし、次に各開口部に
金属プラグを堆積して接触区域と電気的に接触するよう
にする。 開口部形成後、基板が環境大気その他の酸素
源に露出されると、各開口部内に露出した半導体あるい
は金属層の表面は酸化されることになる。この自然酸化
物は金属プラグを堆積する前に除去あるいは「洗浄」
し、プラグと接触区域間の電気的接触を良好にする必要
がある。
る際に共通なプロセスシーケンスでは、誘電層を基板上
の半導体あるいは金属領域に堆積し、次に誘電体に多数
の開口部をエッチングして開口部が半導体あるいは金属
領域上の接触区域を露出するようにし、次に各開口部に
金属プラグを堆積して接触区域と電気的に接触するよう
にする。 開口部形成後、基板が環境大気その他の酸素
源に露出されると、各開口部内に露出した半導体あるい
は金属層の表面は酸化されることになる。この自然酸化
物は金属プラグを堆積する前に除去あるいは「洗浄」
し、プラグと接触区域間の電気的接触を良好にする必要
がある。
【０００３】タングステンプラグを堆積する前にシリコ
ン層から自然酸化物を洗浄する一従来方法は、１９９１
年８月２７日チャン他に交付された一般譲渡米国特許第
５，０４３，２９９号に記載されているように、アルゴ
ンとＮＦ3の混合物によるプラズマ洗浄である。しか
し、この洗浄プロセスはアルゴンを含むので、アルゴン
スパッタリングによって損傷を受ける場合のある特定誘
電体あるいは浅い半導体接合には不向きである。
ン層から自然酸化物を洗浄する一従来方法は、１９９１
年８月２７日チャン他に交付された一般譲渡米国特許第
５，０４３，２９９号に記載されているように、アルゴ
ンとＮＦ3の混合物によるプラズマ洗浄である。しか
し、この洗浄プロセスはアルゴンを含むので、アルゴン
スパッタリングによって損傷を受ける場合のある特定誘
電体あるいは浅い半導体接合には不向きである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】接触区域がシリコン等
の半導体領域上にあると別の問題が生ずる。金属プラグ
と半導体領域間の電気的接触を良好にするには、通常、
接触区域に耐熱金属層を堆積し、次にワークピ−スをア
ニールして半導体材料および耐熱金属の原子が相互に拡
散し、半導体がシリコンである場合、耐熱金属のケイ化
物等の化合物を形成する必要がある。低抵抗の電気的接
触を実現するのに必要なアニール温度は通常高温であ
り、半導体層あるいは誘電体に望ましくない耐熱金属の
拡散を生ずる。
の半導体領域上にあると別の問題が生ずる。金属プラグ
と半導体領域間の電気的接触を良好にするには、通常、
接触区域に耐熱金属層を堆積し、次にワークピ−スをア
ニールして半導体材料および耐熱金属の原子が相互に拡
散し、半導体がシリコンである場合、耐熱金属のケイ化
物等の化合物を形成する必要がある。低抵抗の電気的接
触を実現するのに必要なアニール温度は通常高温であ
り、半導体層あるいは誘電体に望ましくない耐熱金属の
拡散を生ずる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は電子デバイスの
基板上の半導体あるいは金属領域の接触区域の洗浄方法
である。まず、基板を少なくとも１つのフッ素含有ガス
のプラズマ分解によって生成される第１大気に露出して
接触区域を洗浄する。第２に、基板をフッ素を捕捉する
第２大気に露出する。第２大気は少なくとも１つの水素
含有ガスのプラズマ分解によって形成するのが好まし
い。第２大気は接触区域上に残留するフッ素残留物を除
去し、洗浄プロセスにアルゴンスパッタリングを入れる
必要をなくす。
基板上の半導体あるいは金属領域の接触区域の洗浄方法
である。まず、基板を少なくとも１つのフッ素含有ガス
のプラズマ分解によって生成される第１大気に露出して
接触区域を洗浄する。第２に、基板をフッ素を捕捉する
第２大気に露出する。第２大気は少なくとも１つの水素
含有ガスのプラズマ分解によって形成するのが好まし
い。第２大気は接触区域上に残留するフッ素残留物を除
去し、洗浄プロセスにアルゴンスパッタリングを入れる
必要をなくす。
【０００６】本発明の別の態様は基板上の半導体領域の
接触区域への耐熱金属の堆積方法である。接触区域を前
段落の２ステッププロセスに従って洗浄する。次に、耐
熱金属を接触区域に堆積する。２ステップ洗浄プロセス
が耐熱金属と半導体領域間の電気抵抗を低減し得ること
が分かった。さらに、基板をアニールして半導体材料と
耐熱金属の原子を相互に拡散する場合、２ステップ洗浄
プロセスが所望の低電気抵抗を実現するに必要なアニー
ル温度を低減し得ることが分かった。
接触区域への耐熱金属の堆積方法である。接触区域を前
段落の２ステッププロセスに従って洗浄する。次に、耐
熱金属を接触区域に堆積する。２ステップ洗浄プロセス
が耐熱金属と半導体領域間の電気抵抗を低減し得ること
が分かった。さらに、基板をアニールして半導体材料と
耐熱金属の原子を相互に拡散する場合、２ステップ洗浄
プロセスが所望の低電気抵抗を実現するに必要なアニー
ル温度を低減し得ることが分かった。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は本発明のプロセスを実施可
能な従来の半導体ワークピ−スあるいは基板１０を示
す。基板は通常集積回路が形成されるシリコンウェーハ
あるいは電子ビデオ表示デバイスおよび回路が形成され
るガラス基板である。基板は以下の例ではすべてシリコ
ンウェーハである。
能な従来の半導体ワークピ−スあるいは基板１０を示
す。基板は通常集積回路が形成されるシリコンウェーハ
あるいは電子ビデオ表示デバイスおよび回路が形成され
るガラス基板である。基板は以下の例ではすべてシリコ
ンウェーハである。
【０００８】基板は半導体あるいは金属材料の１つ以上
の領域１２を含む。誘電層１４は半導体あるいは金属領
域の上にある。誘電体１４は多数の開口部１６を有して
パターン形成され、各開口部が半導体あるいは金属領域
１２の一方の区域１７を露出するようにする。この区域
１７は半導体あるいは金属領域の「接触区域」あるいは
「露出区域」と呼ばれる。（露出面が金属を環境大気中
の酸素等酸素に露出した結果として自然酸化物の薄層で
覆われている場合があるにせよ、誘電体１４で覆われて
いない半導体あるいは金属領域１２の部分をすべて「露
出」していると規定する。）
の領域１２を含む。誘電層１４は半導体あるいは金属領
域の上にある。誘電体１４は多数の開口部１６を有して
パターン形成され、各開口部が半導体あるいは金属領域
１２の一方の区域１７を露出するようにする。この区域
１７は半導体あるいは金属領域の「接触区域」あるいは
「露出区域」と呼ばれる。（露出面が金属を環境大気中
の酸素等酸素に露出した結果として自然酸化物の薄層で
覆われている場合があるにせよ、誘電体１４で覆われて
いない半導体あるいは金属領域１２の部分をすべて「露
出」していると規定する。）
【０００９】通常、各開口部は金属材料で充填され、下
にある半導体あるいは金属領域１２と電気的に接触する
「プラグ」を形成する。プラグもまた、下にある領域１
２が半導体領域かあるいは金属相互接続であるかによっ
て、それぞれ「コンタクト」あるいは「バイア」と呼ば
れる。
にある半導体あるいは金属領域１２と電気的に接触する
「プラグ」を形成する。プラグもまた、下にある領域１
２が半導体領域かあるいは金属相互接続であるかによっ
て、それぞれ「コンタクト」あるいは「バイア」と呼ば
れる。
【００１０】図示したワークピ−スならびに上記開口部
および層を形成する前述のプロセス・ステップはともに
従来のものである。
および層を形成する前述のプロセス・ステップはともに
従来のものである。
【００１１】開口部１６形成後ワークピ−スが酸素に露
出されると、各接触区域１７の露出面は普通酸化して
「自然」酸化物１８の薄層を形成する。このような酸素
露出は誘電体に開口部をエッチングした後にフォトレジ
ストを除去する「アッシング」プロセスにおいて発生す
ることがある。また、ワークピ−スが２つのプロセスチ
ャンバ間を搬送される際に環境大気に露出されると発生
することがある。この自然酸化物は、プラグと接触区域
間の電気的接触を良好にするために、金属プラグを堆積
する前に除去あるいは「洗浄」される必要がある。
出されると、各接触区域１７の露出面は普通酸化して
「自然」酸化物１８の薄層を形成する。このような酸素
露出は誘電体に開口部をエッチングした後にフォトレジ
ストを除去する「アッシング」プロセスにおいて発生す
ることがある。また、ワークピ−スが２つのプロセスチ
ャンバ間を搬送される際に環境大気に露出されると発生
することがある。この自然酸化物は、プラグと接触区域
間の電気的接触を良好にするために、金属プラグを堆積
する前に除去あるいは「洗浄」される必要がある。
【００１２】本発明においては、接触区域は少なくとも
２つのステップを含むプロセスによって洗浄される。１
ステップでは、基板を少なくとも１つのフッ素含有ガス
のプラズマ分解によって形成される第１大気に露出する
ことによって自然酸化物１８を除去する(図２、ステッ
プ１０１)。このステップは接触開口部１６にフッ素残
留物を残存させる可能性があることが分かったが、この
フッ素残留物はその後堆積されるプラグの電気抵抗等の
性能を低下させることがある。従って、本発明は、フッ
素を捕捉する、第２大気に基板を露出する次のステップ
をさらに含む（ステップ１０２）。「捕捉」によって示
したいのは、第２大気が、フッ素と結合して揮発性化合
物を形成する種を含有することである。こうした揮発性
化合物は排気口３０に接続された排気ポンプによってプ
ロセスチャンバから排出され、これによりコンタクトあ
るいはバイア開口部１６からフッ素残留物を除去する。
２つのステップを含むプロセスによって洗浄される。１
ステップでは、基板を少なくとも１つのフッ素含有ガス
のプラズマ分解によって形成される第１大気に露出する
ことによって自然酸化物１８を除去する(図２、ステッ
プ１０１)。このステップは接触開口部１６にフッ素残
留物を残存させる可能性があることが分かったが、この
フッ素残留物はその後堆積されるプラグの電気抵抗等の
性能を低下させることがある。従って、本発明は、フッ
素を捕捉する、第２大気に基板を露出する次のステップ
をさらに含む（ステップ１０２）。「捕捉」によって示
したいのは、第２大気が、フッ素と結合して揮発性化合
物を形成する種を含有することである。こうした揮発性
化合物は排気口３０に接続された排気ポンプによってプ
ロセスチャンバから排出され、これによりコンタクトあ
るいはバイア開口部１６からフッ素残留物を除去する。
【００１３】第１ステップ (ステップ１０１）で用いら
れるフッ素含有プラズマはＮＦ3、Ｃ2Ｆ6、あるいはＳ
Ｆ6等の１つ以上のフッ素含有ガスを従来のプラズマチ
ャンバに供給することによって生成可能である。また、
ヘリウム等のキャリアガスをプラズマチャンバに供給し
てもよい。電磁ソースがガスをプラズマ状態に励起し、
多くのガス分子を解離する。キャリアガスはフッ素含有
ガスの解離を向上させるのに望ましい。後述のように、
ＮＦ3１０％、Ｈｅ９０％のガス供給を行ってシリコン
領域からの自然酸化物の洗浄に成功した。
れるフッ素含有プラズマはＮＦ3、Ｃ2Ｆ6、あるいはＳ
Ｆ6等の１つ以上のフッ素含有ガスを従来のプラズマチ
ャンバに供給することによって生成可能である。また、
ヘリウム等のキャリアガスをプラズマチャンバに供給し
てもよい。電磁ソースがガスをプラズマ状態に励起し、
多くのガス分子を解離する。キャリアガスはフッ素含有
ガスの解離を向上させるのに望ましい。後述のように、
ＮＦ3１０％、Ｈｅ９０％のガス供給を行ってシリコン
領域からの自然酸化物の洗浄に成功した。
【００１４】（本特許明細書全体を通して、ガス混合物
中の各構成ガスのパーセント濃度は分子モル濃度による
パーセントとして表されるが、これは体積によるパーセ
ント濃度にほぼ等しい。プラズマチャンバに供給される
１つ以上のガスを指すのに「ガス混合物」という語を用
いている。「混合物」という語は１種類以上のガス種を
含むことを意味しない。）
中の各構成ガスのパーセント濃度は分子モル濃度による
パーセントとして表されるが、これは体積によるパーセ
ント濃度にほぼ等しい。プラズマチャンバに供給される
１つ以上のガスを指すのに「ガス混合物」という語を用
いている。「混合物」という語は１種類以上のガス種を
含むことを意味しない。）
【００１５】基板のスパッタリング損傷をきたさないよ
う、ワークピ−ス位置の電界を最小限にする方法によっ
てプラズマを形成するのが好ましい。
う、ワークピ−ス位置の電界を最小限にする方法によっ
てプラズマを形成するのが好ましい。
【００１６】プラズマを形成する好適な一方法は従来の
遠隔プラズマソースであり、これはプラズマをワークピ
−スを保持する真空チャンバから離隔したチャンバで形
成するか、プラズマ本体がワークピ−スからの実質的距
離であるようにプラズマを共通チャンバの別々の領域で
形成することを意味する。いずれにせよ、排気ポンプは
プラズマ中のガス分解によって生じた基およびイオンを
プラズマ本体からワークピ−スに流れるようにする。従
来の遠隔プラズマソースを有するプロセスチャンバは一
般譲渡米国特許第５，３４６，５７９号（クック他）お
よび第５，５４３，６８８号（モリタ）に記載されてお
り、それぞれの内容はすべて本特許明細書に参考として
併合する。
遠隔プラズマソースであり、これはプラズマをワークピ
−スを保持する真空チャンバから離隔したチャンバで形
成するか、プラズマ本体がワークピ−スからの実質的距
離であるようにプラズマを共通チャンバの別々の領域で
形成することを意味する。いずれにせよ、排気ポンプは
プラズマ中のガス分解によって生じた基およびイオンを
プラズマ本体からワークピ−スに流れるようにする。従
来の遠隔プラズマソースを有するプロセスチャンバは一
般譲渡米国特許第５，３４６，５７９号（クック他）お
よび第５，５４３，６８８号（モリタ）に記載されてお
り、それぞれの内容はすべて本特許明細書に参考として
併合する。
【００１７】また、ワークピ−スのスパッタリング損傷
をきたさないようプラズマを形成する一般に好適な方法
は、図３に示した市販のプレクリーンチャンバ２０等の
誘導結合されたプラズマソースを有するプラズマチャン
バである。
をきたさないようプラズマを形成する一般に好適な方法
は、図３に示した市販のプレクリーンチャンバ２０等の
誘導結合されたプラズマソースを有するプラズマチャン
バである。
【００１８】チャンバの上部は誘電材料からなる上部壁
２２によって境界を画せられ、チャンバの下部は誘電体
あるいは導電材料、通常アルミからなる下部壁２３によ
って境界を画せられる。チャンバガスに露出されるサセ
プタの全表面、すなわち基板で覆われない全表面、は誘
電体３７で覆われる。上部壁２２およびサセプタライナ
３７に用いられる誘電材料は、好ましくは、プロセスに
用いられるフッ素含有種によるエッチングに耐性を有す
る必要がある。好適な誘電材料はアルミナセラミックで
ある。
２２によって境界を画せられ、チャンバの下部は誘電体
あるいは導電材料、通常アルミからなる下部壁２３によ
って境界を画せられる。チャンバガスに露出されるサセ
プタの全表面、すなわち基板で覆われない全表面、は誘
電体３７で覆われる。上部壁２２およびサセプタライナ
３７に用いられる誘電材料は、好ましくは、プロセスに
用いられるフッ素含有種によるエッチングに耐性を有す
る必要がある。好適な誘電材料はアルミナセラミックで
ある。
【００１９】上記フッ素含有ガス混合物は、流量調節計
２６、通常は質量流量調節計によって調節される流量で
ガス供給タンク２４から流出し、１つ以上のガス吸気口
２８を介してチャンバの上部に注入される。図示しない
排気ポンプは排気口３０を介してチャンバガスを排気
し、チャンバ圧力を調節する。高周波電源３２は誘電体
上部チャンバ壁部２２を囲繞する誘導コイル３４に高周
波電力を供給する。電力はコイルからチャンバ上部のガ
スに誘電結合され、ガスをプラズマ状に励起する。
２６、通常は質量流量調節計によって調節される流量で
ガス供給タンク２４から流出し、１つ以上のガス吸気口
２８を介してチャンバの上部に注入される。図示しない
排気ポンプは排気口３０を介してチャンバガスを排気
し、チャンバ圧力を調節する。高周波電源３２は誘電体
上部チャンバ壁部２２を囲繞する誘導コイル３４に高周
波電力を供給する。電力はコイルからチャンバ上部のガ
スに誘電結合され、ガスをプラズマ状に励起する。
【００２０】基板１０は通常アルミからなるペデスタル
あるいはサセプタ３６上のチャンバ下部に取付けられ
る。バイアス電源とも呼ばれる第２高周波電源３８を接
続し、高周波電力をサセプタに供給するのが好ましい。
これはサセプタにマイナスのＤＣバイアス電圧を発生さ
せ、プラズマからサセプタへのイオン流を増大させる。
しかし、二三の応用例では、所望の洗浄率はマイナスバ
イアス電圧なしでプラズマから基板へのフッ素含有基お
よびイオンの拡散によって実現してよい。このような場
合バイアス電源３８は省略してよい。上記のチャンバハ
ードウェア構成要素はすべて従来のものである。
あるいはサセプタ３６上のチャンバ下部に取付けられ
る。バイアス電源とも呼ばれる第２高周波電源３８を接
続し、高周波電力をサセプタに供給するのが好ましい。
これはサセプタにマイナスのＤＣバイアス電圧を発生さ
せ、プラズマからサセプタへのイオン流を増大させる。
しかし、二三の応用例では、所望の洗浄率はマイナスバ
イアス電圧なしでプラズマから基板へのフッ素含有基お
よびイオンの拡散によって実現してよい。このような場
合バイアス電源３８は省略してよい。上記のチャンバハ
ードウェア構成要素はすべて従来のものである。
【００２１】ＮＦX、Ｆ基、イオン等各種の解離フッ素
含有種はプラズマから基板へ移動する。これらのフッ素
含有種は自然酸化物１８と反応しＳｉＦ4等の揮発性化
合物を形成するが、揮発性化合物は排気ポンプによって
チャンバから排気され、これにより半導体あるいは金属
領域１２の接触区域１７の表面から自然酸化物１８を除
去する。
含有種はプラズマから基板へ移動する。これらのフッ素
含有種は自然酸化物１８と反応しＳｉＦ4等の揮発性化
合物を形成するが、揮発性化合物は排気ポンプによって
チャンバから排気され、これにより半導体あるいは金属
領域１２の接触区域１７の表面から自然酸化物１８を除
去する。
【００２２】自然酸化物１８が完全に除去された後に、
流量調節計２６はチャンバへのフッ素含有ガスの供給を
遮断する。次に本発明は第２大気をチャンバに供給し、
コンタクトあるいはバイア開口部１６からフッ素残留物
を除去あるいは「捕捉」する。この捕捉ステップは、フ
ッ素洗浄ステップの実施に用いられたものと同一のプラ
ズマチャンバで実施されるのが好ましい。
流量調節計２６はチャンバへのフッ素含有ガスの供給を
遮断する。次に本発明は第２大気をチャンバに供給し、
コンタクトあるいはバイア開口部１６からフッ素残留物
を除去あるいは「捕捉」する。この捕捉ステップは、フ
ッ素洗浄ステップの実施に用いられたものと同一のプラ
ズマチャンバで実施されるのが好ましい。
【００２３】「捕捉」とは、第２大気が、フッ素と結合
し揮発性の化合物を形成する種を含有することである。
「揮発性物質」とは、チャンバ内の大気の温度および圧
力で気化する化合物である。このような揮発性化合物は
排気口３０に接続された排気ポンプによってプロセスチ
ャンバから排出され、これによりコンタクトあるいはバ
イア開口部１６からフッ素残留物を除去する。
し揮発性の化合物を形成する種を含有することである。
「揮発性物質」とは、チャンバ内の大気の温度および圧
力で気化する化合物である。このような揮発性化合物は
排気口３０に接続された排気ポンプによってプロセスチ
ャンバから排出され、これによりコンタクトあるいはバ
イア開口部１６からフッ素残留物を除去する。
【００２４】第２大気は少なくとも１つの水素含有ガス
のプラズマ分解によって形成されるのが好ましい。水素
基およびイオンはＨＦ等の揮発性化合物を形成すること
によりフッ素を捕捉する。好適な水素含有ガスはＨ
2（水素ガス）であるが、ＮＨ3（アンモニア）およびＳ
ｉＨ4 (シラン)は許容可能な代替ガスである。
のプラズマ分解によって形成されるのが好ましい。水素
基およびイオンはＨＦ等の揮発性化合物を形成すること
によりフッ素を捕捉する。好適な水素含有ガスはＨ
2（水素ガス）であるが、ＮＨ3（アンモニア）およびＳ
ｉＨ4 (シラン)は許容可能な代替ガスである。
【００２５】水素ガスは通常ヘリウム等のキャリアガス
と混合される。高パーセンテージの水素を用いることも
可能であるが、好適な混合物はＨ2５％、Ｈｅ９５％で
ある。その理由は、濃度のより高い水素は可燃性である
ので特別の安全対策を必要とするからである。
と混合される。高パーセンテージの水素を用いることも
可能であるが、好適な混合物はＨ2５％、Ｈｅ９５％で
ある。その理由は、濃度のより高い水素は可燃性である
ので特別の安全対策を必要とするからである。
【００２６】フッ素プラズマ洗浄ステップ (図２、ステ
ップ１０１)および水素プラズマ捕捉ステップ (ステッ
プ１０２)双方において、好適なキャリアガスがヘリウ
ムであるのは、ヘリウムイオンは極めて軽いので誘電体
１４にスパッタリング損傷をほとんど与えないからであ
る。これは、有機材料からなるものといった特に損傷を
受けやすいこの種の誘電体には重要である。誘電体がス
パッタリング損傷をきたさない応用例では、アルゴン等
原子質量のより大きい原子種からなるキャリアガスをヘ
リウムの代わりに用いてもよい。しかし、本プロセスの
一利点はスパッタリングを必要としないこと、従ってヘ
リウムより重い原子種を有するキャリアガスを必要とし
ないことである。
ップ１０１)および水素プラズマ捕捉ステップ (ステッ
プ１０２)双方において、好適なキャリアガスがヘリウ
ムであるのは、ヘリウムイオンは極めて軽いので誘電体
１４にスパッタリング損傷をほとんど与えないからであ
る。これは、有機材料からなるものといった特に損傷を
受けやすいこの種の誘電体には重要である。誘電体がス
パッタリング損傷をきたさない応用例では、アルゴン等
原子質量のより大きい原子種からなるキャリアガスをヘ
リウムの代わりに用いてもよい。しかし、本プロセスの
一利点はスパッタリングを必要としないこと、従ってヘ
リウムより重い原子種を有するキャリアガスを必要とし
ないことである。
【００２７】(好ましくは水素含有プラズマからの)第２
大気はコンタクトあるいはバイア開口部１６からフッ素
残留物をすべて除去するのに必要なだけ長く維持され
る。１分で十分であることが確認されている。
大気はコンタクトあるいはバイア開口部１６からフッ素
残留物をすべて除去するのに必要なだけ長く維持され
る。１分で十分であることが確認されている。
【００２８】水素ヘリウムガス混合物は第２流量調節計
４２によって調節される流量で第２ガス供給タンク４０
により供給され、次に前述のガス吸気口２８を介してチ
ャンバ上部に注入される。主コントローラ４４、好まし
くはマイクロコンピュータ等従来のプログラム可能なコ
ントローラ、は２つの流量調節計２６、４２の流量、２
つの高周波電源の電力出力レベル、チャンバ圧力を制御
する絞り弁（図示せず）を制御するのが好ましい。主コ
ントローラは、オペレータが本特許明細書で述べられた
これらおよびその他のプロセスパラメータをすべて調節
できるようプログラムされているのが好ましい。
４２によって調節される流量で第２ガス供給タンク４０
により供給され、次に前述のガス吸気口２８を介してチ
ャンバ上部に注入される。主コントローラ４４、好まし
くはマイクロコンピュータ等従来のプログラム可能なコ
ントローラ、は２つの流量調節計２６、４２の流量、２
つの高周波電源の電力出力レベル、チャンバ圧力を制御
する絞り弁（図示せず）を制御するのが好ましい。主コ
ントローラは、オペレータが本特許明細書で述べられた
これらおよびその他のプロセスパラメータをすべて調節
できるようプログラムされているのが好ましい。
【００２９】次に基板は従来の金属堆積チャンバに搬送
され、金属５０（図４)が開口部１６（図１)に堆積され
て半導体あるいは金属領域１２の露出接触区域１７と電
気的に接触可能になる。領域１２が金属である場合に
は、介在ステップ（ステップ１０３〜１０５）なしに単
にアルミ、タングステン、あるいは銅等所望の金属５０
を各プラグあるいはバイア開口部１６に充填するだけで
よい（図２、ステップ１０６）。
され、金属５０（図４)が開口部１６（図１)に堆積され
て半導体あるいは金属領域１２の露出接触区域１７と電
気的に接触可能になる。領域１２が金属である場合に
は、介在ステップ（ステップ１０３〜１０５）なしに単
にアルミ、タングステン、あるいは銅等所望の金属５０
を各プラグあるいはバイア開口部１６に充填するだけで
よい（図２、ステップ１０６）。
【００３０】また、金属５０を堆積して開口部１６を充
填する前に、従来の補助的ステップ(図２、ステップ１
０５）は開口部の両側壁部に湿潤あるいは粘着層５２
(図４）を堆積してもよいが、これは金属５０が開口部
１６を充填している際に金属が誘電体１４の側壁部から
離れた場合に生ずることのあるプラグ内の空隙形成を防
止する。湿潤層は通常窒化チタンあるいはチタン・タン
グステン合金等のチタンあるいはチタン含有化合物ある
いは合金からなる。湿潤層の堆積プロセスは一般譲渡米
国特許第５，３７１，０４２号（オング）、第５，４４
３，９９５号（ナルマン）、および第５，９９１、１１
３号（ヤオ）に記載されており、それぞれの内容はすべ
て本明細書に参考として併合する。
填する前に、従来の補助的ステップ(図２、ステップ１
０５）は開口部の両側壁部に湿潤あるいは粘着層５２
(図４）を堆積してもよいが、これは金属５０が開口部
１６を充填している際に金属が誘電体１４の側壁部から
離れた場合に生ずることのあるプラグ内の空隙形成を防
止する。湿潤層は通常窒化チタンあるいはチタン・タン
グステン合金等のチタンあるいはチタン含有化合物ある
いは合金からなる。湿潤層の堆積プロセスは一般譲渡米
国特許第５，３７１，０４２号（オング）、第５，４４
３，９９５号（ナルマン）、および第５，９９１、１１
３号（ヤオ）に記載されており、それぞれの内容はすべ
て本明細書に参考として併合する。
【００３１】領域１２がシリコンその他の半導体である
場合、半導体への金属５０の拡散を防ぐため、プラグ金
属５０を堆積する(ステップ１０６）前に半導体１２に
「拡散障壁層」５４を堆積する(図２、ステップ１０３)
必要があることが多い。障壁層は普通窒化チタンであ
る。障壁層は障壁薄膜の空孔率を最小限とするためアニ
ールされることが多い(ステップ１０４)。
場合、半導体への金属５０の拡散を防ぐため、プラグ金
属５０を堆積する(ステップ１０６）前に半導体１２に
「拡散障壁層」５４を堆積する(図２、ステップ１０３)
必要があることが多い。障壁層は普通窒化チタンであ
る。障壁層は障壁薄膜の空孔率を最小限とするためアニ
ールされることが多い(ステップ１０４)。
【００３２】また、半導体材料１２と開口部の残りの部
分を充填する金属５０間の電気的接触５０を良好にする
ため、半導体材料と耐熱金属の化合物からなる「接触
層」５６を半導体領域１２に直接形成する必要があるこ
とが多い。シリコンの場合、化合物は耐熱金属のケイ化
物である。シリコンウェーハ製造に際し、耐熱金属ケイ
化物層５２は従来チタン、モリブデンあるいはタングス
テン等の耐熱金属層をシリコン接触区域に堆積し (図
２、ステップ１０３）、次にシリコン原子がシリコン領
域１２から耐熱金属に拡散して耐熱金属ケイ化物の薄層
を形成するに十分な高い温度で基板をアニールする（ス
テップ１０４）ことによって形成される。
分を充填する金属５０間の電気的接触５０を良好にする
ため、半導体材料と耐熱金属の化合物からなる「接触
層」５６を半導体領域１２に直接形成する必要があるこ
とが多い。シリコンの場合、化合物は耐熱金属のケイ化
物である。シリコンウェーハ製造に際し、耐熱金属ケイ
化物層５２は従来チタン、モリブデンあるいはタングス
テン等の耐熱金属層をシリコン接触区域に堆積し (図
２、ステップ１０３）、次にシリコン原子がシリコン領
域１２から耐熱金属に拡散して耐熱金属ケイ化物の薄層
を形成するに十分な高い温度で基板をアニールする（ス
テップ１０４）ことによって形成される。
【００３３】ケイ化チタン化合物層の堆積プロセスは米
国特許第５，５２５，５４３号(チェン）および一般譲
渡米国特許第５，３７８，６６０号（ンガン）に記載さ
れており、それぞれの内容はすべて本明細書に参考とし
て併合する。拡散障壁はそれぞれ上述のオング、ナルマ
ン、ンガン特許および一般譲渡米国特許第５，１０８，
５６９号（ギルボア）に記載されており、全内容はすべ
て本明細書に参考として併合する。ンガン特許は窒素大
気中でチタン層をアニールし、チタンが下にあるシリコ
ンと接触する窒化チタン接触層とチタンの表面が窒素に
露出される窒化チタン障壁層を同時に形成するプロセス
について記載している。
国特許第５，５２５，５４３号(チェン）および一般譲
渡米国特許第５，３７８，６６０号（ンガン）に記載さ
れており、それぞれの内容はすべて本明細書に参考とし
て併合する。拡散障壁はそれぞれ上述のオング、ナルマ
ン、ンガン特許および一般譲渡米国特許第５，１０８，
５６９号（ギルボア）に記載されており、全内容はすべ
て本明細書に参考として併合する。ンガン特許は窒素大
気中でチタン層をアニールし、チタンが下にあるシリコ
ンと接触する窒化チタン接触層とチタンの表面が窒素に
露出される窒化チタン障壁層を同時に形成するプロセス
について記載している。
【００３４】図４は開口部１６の側壁部ではなく底部の
接触層５６および障壁層５４を示す。逆に、図４は開口
部の底部ではなく側壁部の湿潤層５２を示す。実際に
は、接触層および障壁層材料の一部は必ず側壁部に堆積
しなければならないし、湿潤層材料の一部は開口部の底
部に堆積されることになる。事実、 窒化チタン等二三
の材料は開口部の底部および側壁部双方に堆積された場
合に障壁層５４としてまた湿潤層５２として機能するこ
とがある。
接触層５６および障壁層５４を示す。逆に、図４は開口
部の底部ではなく側壁部の湿潤層５２を示す。実際に
は、接触層および障壁層材料の一部は必ず側壁部に堆積
しなければならないし、湿潤層材料の一部は開口部の底
部に堆積されることになる。事実、 窒化チタン等二三
の材料は開口部の底部および側壁部双方に堆積された場
合に障壁層５４としてまた湿潤層５２として機能するこ
とがある。
【００３５】従来の耐熱金属ケイ化物形成プロセスの重
大な欠点は、電気抵抗が十分低い金属プラグ５２とシリ
コン領域１２間の電気的接触を実現するのに極めて高い
アニール温度 (ステップ１０４)を必要とする場合があ
ることである。本プレクリーンプロセス―水素プラズマ
(ステップ１０２)が先のフッ素プラズマ洗浄ステップ
(ステップ１０１)からのフッ素残留物を捕捉する―は必
要アニール温度を低下させて電気抵抗を所望の値に低減
する(ステップ１０４)ことが分かった。水素プラズマ捕
捉ステップ(ステップ１０２)のない従来のプロセスに対
する本発明の利点は以下の例によって明示される。
大な欠点は、電気抵抗が十分低い金属プラグ５２とシリ
コン領域１２間の電気的接触を実現するのに極めて高い
アニール温度 (ステップ１０４)を必要とする場合があ
ることである。本プレクリーンプロセス―水素プラズマ
(ステップ１０２)が先のフッ素プラズマ洗浄ステップ
(ステップ１０１)からのフッ素残留物を捕捉する―は必
要アニール温度を低下させて電気抵抗を所望の値に低減
する(ステップ１０４)ことが分かった。水素プラズマ捕
捉ステップ(ステップ１０２)のない従来のプロセスに対
する本発明の利点は以下の例によって明示される。
【００３６】本洗浄プロセス(ステップ１０１、１０２)
および次の金属堆積・アニールプロセス(ステップ１０
３〜１０６)は従来の一体型マルチチャンバ処理装置で
実施し、汚染物質のない真空環境にありながらも基板が
一方のプロセスチャンバから他方のプロセスチャンバに
搬送可能であるようにする。図５は本発明の譲受人から
購入可能な好適なマルチチャンバ装置を示す。中央コン
トローラあるいはマイクロコンピュータ４４は装置の全
構成要素を制御する。前述のように、洗浄プロセス(ス
テップ１０１、１０２)は従来のプレクリーンチャンバ
２０で実施され、ガス流量その他のプロセスパラメータ
はコントローラ４４によって制御される。次にコントロ
ーラはロボット６０を指令し基板をプレクリーンチャン
バからスパッタ堆積チャンバ６２等の金属堆積チャンバ
に搬送する。接触金属層５６および／または障壁層５４
はコントローラ４４によって調節されるプロセスパラメ
ータに従って該チャンバ内で堆積される(ステップ１０
３)。コントローラは次にロボット６０、６４に命令し
て基板を高温アニールチャンバ６６に搬送させ、ここで
コントローラは基板を所望のアニール時間および温度に
保持する(ステップ１０４)。コントローラは次にロボッ
ト６０、６４に命令して基板を同じ金属堆積チャンバ６
２あるいは別の金属堆積チャンバ６８に戻し湿潤層を堆
積し(ステップ１０５）、プラグあるいはバイアの残り
の部分を充填する金属５０を堆積する(ステップ１０
６)。最後に、コントローラはロボット６０、６４に命
令して基板をロードロックチャンバ７０に搬送させ、こ
こから基板は真空装置から外部の保管カセットに搬送可
能である。
および次の金属堆積・アニールプロセス(ステップ１０
３〜１０６)は従来の一体型マルチチャンバ処理装置で
実施し、汚染物質のない真空環境にありながらも基板が
一方のプロセスチャンバから他方のプロセスチャンバに
搬送可能であるようにする。図５は本発明の譲受人から
購入可能な好適なマルチチャンバ装置を示す。中央コン
トローラあるいはマイクロコンピュータ４４は装置の全
構成要素を制御する。前述のように、洗浄プロセス(ス
テップ１０１、１０２)は従来のプレクリーンチャンバ
２０で実施され、ガス流量その他のプロセスパラメータ
はコントローラ４４によって制御される。次にコントロ
ーラはロボット６０を指令し基板をプレクリーンチャン
バからスパッタ堆積チャンバ６２等の金属堆積チャンバ
に搬送する。接触金属層５６および／または障壁層５４
はコントローラ４４によって調節されるプロセスパラメ
ータに従って該チャンバ内で堆積される(ステップ１０
３)。コントローラは次にロボット６０、６４に命令し
て基板を高温アニールチャンバ６６に搬送させ、ここで
コントローラは基板を所望のアニール時間および温度に
保持する(ステップ１０４)。コントローラは次にロボッ
ト６０、６４に命令して基板を同じ金属堆積チャンバ６
２あるいは別の金属堆積チャンバ６８に戻し湿潤層を堆
積し(ステップ１０５）、プラグあるいはバイアの残り
の部分を充填する金属５０を堆積する(ステップ１０
６)。最後に、コントローラはロボット６０、６４に命
令して基板をロードロックチャンバ７０に搬送させ、こ
こから基板は真空装置から外部の保管カセットに搬送可
能である。
【００３７】例 本洗浄プロセスと、チタンをシリコンに堆積する前にシ
リコン薄膜を洗浄する例示的応用例における異なる３つ
の洗浄プロセスとを比較した。基板をアニールしてチタ
ンとシリコンの境界にケイ化チタンを形成した後、チタ
ンとシリコン薄膜間のシート抵抗を測定することによっ
て各洗浄プロセスの有効度を判断した。
リコン薄膜を洗浄する例示的応用例における異なる３つ
の洗浄プロセスとを比較した。基板をアニールしてチタ
ンとシリコンの境界にケイ化チタンを形成した後、チタ
ンとシリコン薄膜間のシート抵抗を測定することによっ
て各洗浄プロセスの有効度を判断した。
【００３８】抵抗測定を簡単にするため基板に誘電体は
堆積しなかった。その代わり、環境大気に露出され自然
酸化物の外側層が発生したむき出しのシリコンウェーハ
をそのまま用いた。自然酸化物を除去するため４つの洗
浄プロセスの１つを実施した後、従来のスパッタ堆積プ
ロセスを用いて基板に１５０Åのチタン層を堆積した。
次に２０秒間基板をアニールしチタンへのシリコン原子
の拡散を促進してケイ化チタンを形成した。比較のため
別の基板を６００℃と６７５℃の温度でアニールした。
最後にチタン薄膜とシリコン基板間のシート抵抗（Ω／
平方）を測定した。試験結果を表１に示す。
堆積しなかった。その代わり、環境大気に露出され自然
酸化物の外側層が発生したむき出しのシリコンウェーハ
をそのまま用いた。自然酸化物を除去するため４つの洗
浄プロセスの１つを実施した後、従来のスパッタ堆積プ
ロセスを用いて基板に１５０Åのチタン層を堆積した。
次に２０秒間基板をアニールしチタンへのシリコン原子
の拡散を促進してケイ化チタンを形成した。比較のため
別の基板を６００℃と６７５℃の温度でアニールした。
最後にチタン薄膜とシリコン基板間のシート抵抗（Ω／
平方）を測定した。試験結果を表１に示す。
【００３９】表１において、項目「ＨＦウェットディッ
プ」はフッ化水素酸液に基板を浸漬するプロセスを示
す。ウェット洗浄は基板を環境大気からの汚染物質に露
出するので望ましくないが、ＨＦウェット洗浄は参考と
して取り上げられ、別の洗浄方法と比較される。
プ」はフッ化水素酸液に基板を浸漬するプロセスを示
す。ウェット洗浄は基板を環境大気からの汚染物質に露
出するので望ましくないが、ＨＦウェット洗浄は参考と
して取り上げられ、別の洗浄方法と比較される。
【００４０】表１において、項目「ＮＦ3」は流量５０
ｓｃｃｍのＮＦ3１０％、Ｈｅ９０％のガス供給を行っ
て図３に示すチャンバで実施するプラズマ洗浄プロセス
を示す。チャンバ圧力は５０ｍＴ、誘導コイルへの高周
波電力は周波数２ＭＨｚで３００ワット、サセプタへの
高周波電力(バイアス電力)は周波数１３．５６ＭＨｚで
３００ワットであった。プロセスは６０秒間実施され
た。
ｓｃｃｍのＮＦ3１０％、Ｈｅ９０％のガス供給を行っ
て図３に示すチャンバで実施するプラズマ洗浄プロセス
を示す。チャンバ圧力は５０ｍＴ、誘導コイルへの高周
波電力は周波数２ＭＨｚで３００ワット、サセプタへの
高周波電力(バイアス電力)は周波数１３．５６ＭＨｚで
３００ワットであった。プロセスは６０秒間実施され
た。
【００４１】項目「Ａｒスパッタ」はＮＦ3／Ｈｅプラ
ズマ洗浄プロセスから残ったフッ素残留物を除去するア
ルゴンスパッタ洗浄プロセスを示す。アルゴンガスは流
量５ｓｃｃｍでプラズマチャンバに供給された。チャン
バ圧力は０．６ｍＴ、誘導コイルおよびサセプタへの高
周波電力はそれぞれ２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚで各々
１００ワットであり、プロセスは６０秒間実施された。
ズマ洗浄プロセスから残ったフッ素残留物を除去するア
ルゴンスパッタ洗浄プロセスを示す。アルゴンガスは流
量５ｓｃｃｍでプラズマチャンバに供給された。チャン
バ圧力は０．６ｍＴ、誘導コイルおよびサセプタへの高
周波電力はそれぞれ２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚで各々
１００ワットであり、プロセスは６０秒間実施された。
【００４２】項目「Ｈ2」はＮＦ3／Ｈｅプラズマ洗浄プ
ロセスから残ったフッ素残留物を捕捉する本水素含有プ
ラズマプロセスを示す。図３に示すチャンバを用いて、
ガス供給は流量１００ｓｃｃｍでＨ2５％、Ｈｅ９５％
であった。チャンバ圧力は８０ｍＴ、誘導コイルおよび
サセプタへの高周波電力はそれぞれ２ＭＨｚ、１３．５
６ＭＨｚで各々３００ワットであり、プロセスは６０秒
間実施された。
ロセスから残ったフッ素残留物を捕捉する本水素含有プ
ラズマプロセスを示す。図３に示すチャンバを用いて、
ガス供給は流量１００ｓｃｃｍでＨ2５％、Ｈｅ９５％
であった。チャンバ圧力は８０ｍＴ、誘導コイルおよび
サセプタへの高周波電力はそれぞれ２ＭＨｚ、１３．５
６ＭＨｚで各々３００ワットであり、プロセスは６０秒
間実施された。
【表１】
【００４３】最悪の結果（シート抵抗最大）だったのは
自然酸化物がまったく洗浄されない場合、また自然酸化
物がＮＦ3プラズマステップのみによって洗浄され、次
のフッ素残留物を除去するステップがない場合である。
アニールが６７５℃で実施された場合、結果はＮＦ3プ
ラズマ洗浄後のアルゴンスパッタリングでも水素プラズ
マ捕捉でも同様に良好であった。しかし、アニールが６
００℃で実施された場合、本発明の水素プラズマを用い
てフッ素残留物を捕捉するプロセスは、シート抵抗（３
３Ω／平方）がアルゴンスパッタリングでフッ素残留物
を除去するよりほぼ３倍向上した。さらに、本プロセス
は６００℃アニール後のシート抵抗が６７５℃アニール
後の抵抗とほぼ同程度に良好であった。
自然酸化物がまったく洗浄されない場合、また自然酸化
物がＮＦ3プラズマステップのみによって洗浄され、次
のフッ素残留物を除去するステップがない場合である。
アニールが６７５℃で実施された場合、結果はＮＦ3プ
ラズマ洗浄後のアルゴンスパッタリングでも水素プラズ
マ捕捉でも同様に良好であった。しかし、アニールが６
００℃で実施された場合、本発明の水素プラズマを用い
てフッ素残留物を捕捉するプロセスは、シート抵抗（３
３Ω／平方）がアルゴンスパッタリングでフッ素残留物
を除去するよりほぼ３倍向上した。さらに、本プロセス
は６００℃アニール後のシート抵抗が６７５℃アニール
後の抵抗とほぼ同程度に良好であった。
【００４４】これらの試験結果が示すのは、本プロセス
が試験した他のプロセスに対して少なくとも３つの利点
を有することである。第１の利点は本プロセスが耐熱金
属と下にある半導体間の電気抵抗を低減することであ
る。
が試験した他のプロセスに対して少なくとも３つの利点
を有することである。第１の利点は本プロセスが耐熱金
属と下にある半導体間の電気抵抗を低減することであ
る。
【００４５】第２の利点は本プロセスによってアニール
がコンタクトの抵抗をやや犠牲にするだけで低温で実施
可能となることである。多くの応用例においては、アニ
ール温度を低減し得ることはコンタクトの誘電体側壁へ
の金属原子の拡散を最小限にするため有用である。
がコンタクトの抵抗をやや犠牲にするだけで低温で実施
可能となることである。多くの応用例においては、アニ
ール温度を低減し得ることはコンタクトの誘電体側壁へ
の金属原子の拡散を最小限にするため有用である。
【００４６】第３の利点は本プロセスがアルゴンスパッ
タリングと同程度かこれより低い電気抵抗を実現し、こ
れにより誘電体をアルゴン等の原子の衝突によるスパッ
タリング損傷の危険にさらす必要がなくなる。事実、こ
うした誘電体のスパッタリング損傷を防ぐため、本プロ
セスで用いるガス混合物はＢＣｌ3、アルゴン、および
原子質量がアルゴンの原子質量より重い元素の化合物を
除外している。
タリングと同程度かこれより低い電気抵抗を実現し、こ
れにより誘電体をアルゴン等の原子の衝突によるスパッ
タリング損傷の危険にさらす必要がなくなる。事実、こ
うした誘電体のスパッタリング損傷を防ぐため、本プロ
セスで用いるガス混合物はＢＣｌ3、アルゴン、および
原子質量がアルゴンの原子質量より重い元素の化合物を
除外している。
【図１】本発明のプロセスを実施可能な基板の断面図で
ある。
ある。
【図２】本発明によるプレクリーン・金属堆積プロセス
のフローチャートである。
のフローチャートである。
【図３】本発明の洗浄プロセスを実施するに好適なプラ
ズマチャンバの一部略示の断面図である。
ズマチャンバの一部略示の断面図である。
【図４】金属プラグをシリコン領域の露出接触区域に堆
積した基板の断面図である。
積した基板の断面図である。
【図５】洗浄および金属堆積を実施するマルチチャンバ
装置の一部略示の上面図である。
装置の一部略示の上面図である。
１０・・・基板、１２・・・半導体あるいは金属領域、１４・・
・誘電層、１６・・・開口部、１７・・・接触区域、１８・・・自
然酸化物、２０・・・プレクリーンチャンバ、２２・・・上部
壁、２３・・・下部壁、２４、４０・・・ガス供給タンク、２
６、４２・・・流量調節計、３２・・・高周波電源、３６・・・
サセプタ、５４・・・障壁層、５６・・・接触層
・誘電層、１６・・・開口部、１７・・・接触区域、１８・・・自
然酸化物、２０・・・プレクリーンチャンバ、２２・・・上部
壁、２３・・・下部壁、２４、４０・・・ガス供給タンク、２
６、４２・・・流量調節計、３２・・・高周波電源、３６・・・
サセプタ、５４・・・障壁層、５６・・・接触層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バーニー エム． コーヘン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サンタ クラ ラ， マリエッタ ドライ ヴ 2931 (72)発明者 ジンガン スー アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サニーヴェイ ル， クレセント アヴェ ニュー 455 ナンバー２ ３ (72)発明者 ケニー キン−タイ ヌギャン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， フリーモント ， キャメロン ヒルズ ドライヴ 43793 (72)発明者 ジェイアール−ジアン チェン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サンタ クラ ラ， プルーンリッジ ア ヴェニュー 3825
Claims (29)
- 【請求項１】 半導体ワークピ−ス上の金属あるいは半
導体領域の接触区域の洗浄方法であって、前記方法は：
露出接触区域を有する金属あるいは半導体材料の少なく
とも１つの領域を含む半導体ワークピ−スを供給するス
テップと；ワークピ−スをフッ素含有ガスを含む第１ガ
ス混合物のプラズマ分解によって生成される第１大気に
露出するステップと；ワークピ−スを第１大気に露出す
るステップに続いて、ワークピ−スをフッ素を捕捉する
第２大気に露出するステップと、を備える、接触区域の
洗浄方法。 - 【請求項２】 半導体ワークピ−ス上の金属あるいは半
導体領域の接触区域の洗浄方法であって、前記方法は：
露出接触区域を有する金属あるいは半導体材料の少なく
とも１つの領域を含む半導体ワークピ−スを供給するス
テップと；ワークピ−スをフッ素含有ガスを含む第１ガ
ス混合物のプラズマ分解によって生成される第１大気に
露出するステップと；ワークピ−スを第１大気に露出す
るステップに続いて、ワークピ−スを水素含有ガスを含
む第２ガス混合物のプラズマ分解によって生成される第
２大気に露出するステップと、を備える、接触区域の洗
浄方法。 - 【請求項３】 ワークピ−スを第２大気に露出するステ
ップは十分長時間継続され、略すべてのフッ素を前記接
触区域から除去する、請求項２記載の接触区域の洗浄方
法。 - 【請求項４】 水素含有ガスはＨ2である、請求項２記
載の接触区域の洗浄方法。 - 【請求項５】 第２ガス混合物はヘリウムをさらに含
む、請求項２記載の接触区域の洗浄方法。 - 【請求項６】 第２ガス混合物は基本的にＨ2およびヘ
リウムガスからなる、請求項２記載の接触区域の洗浄方
法。 - 【請求項７】 ワークピ−スを第１大気に露出するステ
ップは十分長時間継続され、略すべての自然酸化物を前
記接触区域から除去する、請求項２記載の接触区域の洗
浄方法。 - 【請求項８】 第１ガス混合物はアルゴンを含まない、
請求項２記載の接触区域の洗浄方法。 - 【請求項９】 第１ガス混合物はＢＣｌ3、アルゴン、
あるいは原子質量がアルゴンの原子質量より大きい元素
の化合物を含まない、請求項２記載の接触区域の洗浄方
法。 - 【請求項１０】 第１ガス混合物はＮＦ3、Ｃ2Ｆ6、Ｓ
Ｆ6から選択される少なくとも１つのガスを含む、請求
項２記載の接触区域の洗浄方法。 - 【請求項１１】 第１ガス混合物はヘリウムをさらに含
む、請求項２記載の接触区域の洗浄方法。 - 【請求項１２】 金属あるいは半導体材料はチタンであ
る、請求項２記載の接触区域の洗浄方法。 - 【請求項１３】 金属あるいは半導体材料はシリコンで
ある、請求項２記載の接触区域の洗浄方法。 - 【請求項１４】 ワークピ−ス上の半導体領域の接触区
域への金属の堆積方法であって、前記方法は：露出接触
区域を有する半導体材料の少なくとも１つの領域を含む
ワークピ−スを供給するステップと；ワークピ−スをフ
ッ素含有ガスを含む第１ガス混合物のプラズマ分解によ
って生成される第１大気に露出するステップと；ワーク
ピ−スを第１大気に露出するステップに続いて、ワーク
ピ−スをフッ素を捕捉する第２大気に露出するステップ
と；前記金属を接触区域に堆積させるステップと、を備
える、接触区域への金属の堆積方法。 - 【請求項１５】 ワークピ−ス上の半導体領域の接触区
域への金属の堆積方法であって、前記方法は：露出接触
区域を有する半導体材料の少なくとも１つの領域を含む
ワークピ−スを供給するステップと；ワークピ−スをフ
ッ素含有ガスを含む第１ガス混合物のプラズマ分解によ
って生成される第１大気に露出するステップと；ワーク
ピ−スを第１大気に露出するステップに続いて、ワーク
ピ−スを水素含有ガスを含む第２ガス混合物のプラズマ
分解によって生成される第２大気に露出するステップ
と；前記金属を接触区域に堆積させるステップと、を備
える、接触区域への金属の堆積方法。 - 【請求項１６】 半導体材料および金属の原子を相互に
拡散するに十分な温度および時間で基板をアニールする
ステップをさらに含み、金属は耐熱金属である、請求項
１５記載の接触区域への金属の堆積方法。 - 【請求項１７】 前記温度は６７５℃以下である、請求
項１６記載の接触区域への金属の堆積方法。 - 【請求項１８】 前記温度は６００℃以下かこれに等し
い、請求項１６記載の接触区域への金属の堆積方法。 - 【請求項１９】 金属はチタンである、請求項１５記載
の接触区域への金属の堆積方法。 - 【請求項２０】 半導体材料はシリコンである、請求項
１５記載の接触区域への金属の堆積方法。 - 【請求項２１】 ワークピ−スを第２大気に露出するス
テップは十分長時間継続され、略すべてのフッ素を前記
接触区域から除去する、請求項１５記載の接触区域への
金属の堆積方法。 - 【請求項２２】 水素含有ガスはＨ2である、請求項１
５記載の接触区域への金属の堆積方法。 - 【請求項２３】 第２ガス混合物はヘリウムをさらに含
む、請求項１５記載の接触区域への金属の堆積方法。 - 【請求項２４】 第２ガス混合物は基本的にＨ2および
ヘリウムガスからなる、請求項１５記載の接触区域への
金属の堆積方法。 - 【請求項２５】 第１ガス混合物はアルゴンを含まな
い、請求項１５記載の接触区域への金属の堆積方法。 - 【請求項２６】 第１ガス混合物はＢＣｌ3、アルゴ
ン、あるいは原子質量がアルゴンの原子質量より大きい
元素の化合物を含まない、請求項１５記載の接触区域へ
の金属の堆積方法。 - 【請求項２７】 ワークピ−スを第１大気に露出するス
テップは十分長時間継続され、略すべての自然酸化物を
前記接触区域から除去する、請求項１５記載の接触区域
への金属の堆積方法。 - 【請求項２８】 第１ガス混合物はＮＦ3、Ｃ2Ｆ6、Ｓ
Ｆ6から選択される少なくとも１つのガスを含む、請求
項１５記載の接触区域への金属の堆積方法。 - 【請求項２９】 第１ガス混合物はヘリウムをさらに含
む、請求項１５記載の接触区域への金属の堆積方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/390135 | 1999-09-03 | ||
| US09/390,135 US6313042B1 (en) | 1999-09-03 | 1999-09-03 | Cleaning contact with successive fluorine and hydrogen plasmas |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001144028A true JP2001144028A (ja) | 2001-05-25 |
Family
ID=23541224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000267597A Withdrawn JP2001144028A (ja) | 1999-09-03 | 2000-09-04 | 連続フッ素および水素プラズマによるコンタクト洗浄 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6313042B1 (ja) |
| EP (1) | EP1081754A3 (ja) |
| JP (1) | JP2001144028A (ja) |
| KR (1) | KR20010039859A (ja) |
| SG (1) | SG91300A1 (ja) |
| TW (1) | TW483103B (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2009111351A (ja) * | 2007-09-07 | 2009-05-21 | Applied Materials Inc | Ｈｄｐ−ｃｖｄ堆積／エッチング／堆積プロセスの不純物コントロール |
| US7807585B2 (en) | 2007-05-15 | 2010-10-05 | Canon Anelva Corporation | Method of fabricating a semiconductor device |
| JP2013502736A (ja) * | 2009-08-24 | 2013-01-24 | エコール ポリテクニク | シリコン基板表面の洗浄方法 |
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| KR20160027925A (ko) * | 2014-08-29 | 2016-03-10 | 램 리써치 코포레이션 | 고 종횡비의 구조체들의 콘택 세정 |
| US10083830B2 (en) | 2007-11-02 | 2018-09-25 | Canon Anelva Corporation | Substrate cleaning method for removing oxide film |
| JP2018531484A (ja) * | 2015-10-01 | 2018-10-25 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | 基板処理装置および方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR100338768B1 (ko) * | 1999-10-25 | 2002-05-30 | 윤종용 | 산화막 제거방법 및 산화막 제거를 위한 반도체 제조 장치 |
| KR100360399B1 (ko) * | 2000-03-07 | 2002-11-13 | 삼성전자 주식회사 | 반구형입자(ｈｓｇ)막을 구비한 반도체소자의 제조방법 |
| KR100366623B1 (ko) * | 2000-07-18 | 2003-01-09 | 삼성전자 주식회사 | 반도체 기판 또는 ｌｃｄ 기판의 세정방법 |
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