JP2002093740A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JP2002093740A
JP2002093740A JP2000278869A JP2000278869A JP2002093740A JP 2002093740 A JP2002093740 A JP 2002093740A JP 2000278869 A JP2000278869 A JP 2000278869A JP 2000278869 A JP2000278869 A JP 2000278869A JP 2002093740 A JP2002093740 A JP 2002093740A
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Masao Shibazaki
誠男 芝崎
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Abstract

(57)【要約】 【課題】微細化が進んだSi基板と配線金属のコンタク
ト部に対しても、安定してSiノジュールを低減する高
信頼性の半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】ステップ11でSiウェハへの第1層目配
線金属層との接続のためのコンタクト開口部を形成す
る。次に、ステップ12でコンタクト開口部表面の改質
を促すSiウェハに対する紫外線照射工程がなされる。
これにより、コンタクト開口部のSi表面に形成された
酸化膜を均一な酸化膜質にする。また、Siノジュール
生成の核となる成長源を出さないようにする。次に、ス
テップ13でアルカリ過水洗浄工程に入る。コンタクト
開口部低部のSiは極僅かにエッチングされ、エッチン
グダメージによる表面ラフネスは均一に小さくされる。
コンタクト開口部底部表面には極薄い1nm程度の酸化
膜が均一に形成され易くなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置製造に
係り、特に安価な半導体製品において基板と配線のコン
タクト部におけるノジュール被覆によるコンタクト導通
不良をなくする半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体装置の大規模集積化、デザ
インルールの縮小化が著しい。これに伴い、半導体基板
(例えばSi基板)上の素子構成に含まれる不純物拡散
層と上層の金属配線とのコンタクト部は狭まる一方であ
る。
【0003】例えば、MOS型素子のソース/ドレイン
領域とAl(アルミニウム)配線との接続等には良好な
オーミック接触が要求される。このような接続に関する
コンタクト構造は、コンタクト開口部の微細化、不純物
拡散層の浅層化に伴い、アロイスパイク不良やコンタク
ト導通不良の危惧にされされる。
【0004】前者のアロイスパイク不良は、コンタクト
開口部からSiがAl中へ溶け出すことによるPN接合
破壊の現象である。これに関しては、例えばAl中にS
iを含んだAl−Si合金を配線接続し、基板側のSi
溶出を抑制する防止対策がある。
【0005】後者のコンタクト導通不良は、上記Al−
Si合金を配線に用いたときに起こる。すなわち、プロ
セス温度からの冷却時に過飽和にAl中に存在するSi
が各所に析出するのである。これはSiノジュールと呼
ばれる。このようなSiノジュールが微細なコンタクト
開口部を覆った場合、コンタクト部は非オーミック接触
となる。この結果、コンタクト抵抗は非常に高くなり、
コンタクト導通不良の発生に至る。
【0006】このような、コンタクト不良に関する対策
としては、AlとSiの反応を抑えるシリサイド膜
(W,Mo,Pt等のシリコン化合物)やTiN,Ti
W等のバリア金属膜を導入する技術が知られている。
【0007】しかしながら、シリサイド膜やバリア金属
膜を用いる構造は、工程増となり、製造コストが高くな
る。従ってこのような構造の適用は避けたい製品もあ
る。このような場合、製造プロセス中におけるコンタク
ト開口部の清浄化によってSiノジュールを低減する方
策がとられている。
【0008】例えば、配線形成の直前において、コンタ
クト開口部の清浄化またはコンタクト開口した際におけ
るドライエッチングダメージ除去の観点から、RCA洗
浄を含む工程が実施される。
【0009】RCA洗浄とは、1970年代初めに米R
CA社によって開発されたLSI製造工程(ウェハ工
程)における基本的な洗浄方法である。因みにRCA洗
浄は、ウェハ表面の有機物及び金属汚染を除去する硫酸
−過酸化水素水混合液(SPM:sulfuric acid /hydr
ogen peroxide /water mix )による洗浄、またはウェ
ハ表面の酸化膜中の金属汚染を除去するDHF洗浄(di
luteHF、すなわちHFとH2 Oである希釈HFによる
洗浄)、SC-1(Standard Cleaning, Solution1 )と
呼ばれるウェハ表面のパーティクルと有機物汚染等を除
去するAPM洗浄(ammonium hydroxide/hydrogen per
oxide / water mix、すなわちNH4 OHとH22
混合液による洗浄)、SC-2(Standard Cleaning, Sol
ution 2 )と呼ばれるウェハ表面の金属汚染を除去する
HPM洗浄(HClとH22 の混合液、すなわち、hy
drochloric acid/hydrogen peroxide /water mix )
などが含まれる。
【0010】上記のようなRCA洗浄のうち、従来では
SC-1(またはSC-2も併用)の洗浄処理を利用して配
線形成の直前におけるコンタクト開口部の清浄化を行う
場合があった。一般にはコンタクト開口部形成後、ドラ
イ後処理を経てランプアニールによる加熱、その後、R
CA洗浄に入る。加熱処理はRCA洗浄の十分な効果を
引き出すために必要である。
【0011】このような洗浄処理により、コンタクト開
口部底部表面には極薄い1nm程度の酸化膜が均一に形
成され易くなる。このコンタクト開口部底部の極薄い酸
化膜は、基板側のSiとAl中に存在するSiとのSi
−Si結合子の遮断に寄与する。これにより、後に接続
されるアルミニウム配線(Al−Si合金配線)の密着
性を高め、Siノジュールの発生を抑制する働きがあ
る。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、微細な
コンタクト部において、数十個に1〜2個の割合でSi
ノジュールの抑制が不充分なものがある。これにより、
コンタクト抵抗が全体的に安定化せず問題となってい
る。
【0013】本発明は、上記のような事情を考慮してな
されたもので、微細化が進んだSi基板と配線金属のコ
ンタクト部に対しても、一様に安定してSiノジュール
を低減する高信頼性の半導体装置の製造方法を提供しよ
うとするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
の製造方法は、Siウェハ上の所定領域と配線層が接続
されるコンタクト開口部を洗浄する方法であって、前記
配線層を被覆形成する前の段階で前記コンタクト開口部
表面の改質を促す前記Siウェハに対する紫外線照射工
程と、前記紫外線照射工程後、前記コンタクト開口部表
面洗浄のため前記Siウェハに対するアルカリ過水洗浄
工程とを具備したことを特徴とする。
【0015】上記本発明に係る半装導体置の製造方法に
よれば、紫外線照射工程を経ることによって、コンタク
ト開口部のSi表面の酸化膜を均一な酸化膜質にし、か
つ、Siノジュール生成の核となる成長源を出さないよ
うにする。これにより、その後のアルカリ過水洗浄工程
において酸化還元反応を効率よく行う。
【0016】また、本発明に係る半装導体置の製造方法
は、Siウェハ上の所定領域と配線層が接続されるコン
タクト開口部を洗浄する方法であって、前記配線層を被
覆形成する前の段階で前記コンタクト開口部表面の改質
を促す前記Siウェハに対するオゾン供給工程と、前記
オゾン供給工程後、前記コンタクト開口部表面洗浄のた
め前記Siウェハに対するアルカリ過水洗浄工程とを具
備したことを特徴とする。
【0017】上記本発明に係る半装導体置の製造方法に
よれば、オゾン供給工程を経ることによって、コンタク
ト開口部のSi表面の酸化膜を均一な酸化膜質にし、か
つ、Siノジュール生成の核となる成長源を出さないよ
うにする。これにより、その後のアルカリ過水洗浄工程
において酸化還元反応を効率よく行う。
【0018】上記本発明に係る半装導体置の製造方法
は、いずれも、上記アルカリ過水洗浄工程後、少なくと
も上記コンタクト開口部に配線層となる金属をスパッタ
することにより配線層を被覆形成する工程をさらに具備
することを特徴とする。これにより、Siノジュールの
懸念が解消され低抵抗のコンタクト部が実現される。
【0019】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の第1実施形態に
係る半導体装置の製造方法のウェハに対する要部の工程
を示す流れ図である。まずステップ11でSiウェハへ
のトランジスタ素子など形成、及び、第1層目配線金属
層との接続のためのコンタクト開口部を形成するリソグ
ラフィ工程を経る(レジストも除去する)。
【0020】その後、ステップ12に示すように、コン
タクト開口部表面の改質を促すSiウェハに対する紫外
線照射工程がなされる。このときコンタクト開口部表面
はエッチングダメージで表面ラフネスは平均的にかなり
大きく、自然酸化膜も厚い箇所、ほとんど無い薄い箇所
など大きくばらついている。紫外線照射工程を経ること
によって、コンタクト開口部のSi表面に形成された酸
化膜を均一な酸化膜質にする。また、Siノジュール生
成の核となる成長源を出さないようにする。
【0021】次に、ステップ13に示すように、アルカ
リ過水洗浄工程に入る。ここでは、前記したRCA洗浄
のSC-1洗浄処理を利用してコンタクト開口部の清浄化
を行う。洗浄液(すなわちNH4 OHとH22 の混合
溶液)は、SiウェハWFに形成された図示しない微細
なコンタクト開口部底部に一様に浸透する。
【0022】上記紫外線照射工程によってある程度均一
な酸化膜質となっているコンタクト開口部においては、
この洗浄液が持つ酸化還元反応を効率良く発揮させるこ
とができる。この結果、コンタクト開口部低部のSiは
極僅かにエッチングされ、エッチングダメージによる表
面ラフネスは均一に小さくされる。
【0023】これにより、Siノジュール生成のための
核を生成し難くしつつ、コンタクト開口部底部表面には
極薄い1nm程度の酸化膜が均一に形成され易くなる。
その後、ステップ14〜15に示すように純水リンス〜
乾燥工程を経る。
【0024】コンタクト開口部底部に形成される極薄い
酸化膜(1〜1.5nm程度)は、基板側のSiとAl
中に存在するSiとのSi−Si結合子の遮断に寄与す
る。これにより、後に接続されるアルミニウム配線(A
l−Si合金配線)の密着性を高め、Siノジュールの
発生を抑制する。
【0025】図2は、上記第1実施形態の方法を適用し
て設けたSi基板の不純物領域と第1層目配線層との微
細なコンタクト部を示す断面図である。Si基板21上
の不純物領域22は、層間絶縁膜23に形成された開口
部24を介してアルミニウム配線(Al−Si合金配
線)層25と接続されている。上述のアルカリ過水洗浄
工程後、少なくとも開口部24を含む全面に配線層とな
るアルミニウム配線(Al−Si合金配線)金属をスパ
ッタ形成し、パターニングする。
【0026】上記第1実施形態の方法を適用すれば、微
細なMOS型素子のソース/ドレイン領域との配線接続
等に、良好なオーミック接触が得られることが期待でき
る。つまり、微細なコンタクト部においても、紫外線照
射工程を経ることにより、その後のアルカリ過水洗浄
(RCA洗浄)の効能が短時間に与えられるといえる。
よって、複数の微細なコンタクト部に関し一様に安定し
てSiノジュールが低減されやすい。
【0027】また、既存の製造ラインに紫外線照射工程
を組み入れることは、シリサイド膜やバリア金属膜を用
いる場合に比べ、工程増の負担も少なく、製造コストも
安価で済む。
【0028】図3は、本発明の第2実施形態に係る半導
体装置の製造方法のウェハに対する要部の工程を示す流
れ図である。第1実施形態に比べて異なるのは、ステッ
プ12の紫外線照射工程の代りにオゾン供給工程を経る
ようにした点である(ステップ32と付す)。オゾン供
給工程によっても第1実施形態の方法と同様の効果が得
られる。
【0029】すなわち、オゾン供給工程を経ることによ
って、コンタクト開口部のSi表面に形成された酸化膜
を均一な酸化膜質にする。また、Siノジュール生成の
核となる成長源を出さないようされる。これにより、そ
の後のアルカリ過水洗浄工程において酸化還元反応を効
率よく行うことができる。
【0030】よって、上記第2実施形態の方法を適用す
ることによっても、前記図2に示すように、微細なMO
S型素子のソース/ドレイン領域との配線接続等に、良
好なオーミック接触が得られることが期待できる。ま
た、既存の製造ラインにオゾン供給工程を組み入れるこ
とは、シリサイド膜やバリア金属膜を用いる場合に比
べ、工程増の負担も少なく、製造コストも安価で済む。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半導
体装置の製造方法によれば、Siウェハのコンタクト開
口部の洗浄は、微細なコンタクト部においても、紫外線
照射工程あるいはオゾン供給工程を経ることにより、そ
の後のアルカリ過水洗浄(RCA洗浄)の効能が短時間
に与えられるといえる。この結果、微細化が進んだSi
基板と配線金属のコンタクト部に対しても、一様に安定
してSiノジュールを低減する高信頼性の半導体装置の
製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る半導体装置の製造
方法のウェハに対する要部の工程を示す流れ図である。
【図2】上記第1実施形態の方法を適用して設けたSi
基板の不純物領域と第1層目配線層との微細なコンタク
ト部を示す断面図である。
【図3】本発明の第2実施形態に係る半導体装置の製造
方法のウェハに対する要部の工程を示す流れ図である。
【符号の説明】
11〜15,32…処理ステップ 21…Si基板 22…不純物領域 23層間絶縁膜 24…開口部 25…アルミニウム配線層
フロントページの続き Fターム(参考) 4K029 AA06 AA24 AA29 BA23 BC03 BD02 CA05 FA04 4M104 AA01 BB02 BB03 CC01 DD06 DD22 DD23 DD28 DD37 GG09 GG10 GG14 HH06 HH15 5F033 HH09 JJ01 JJ09 KK01 PP15 QQ09 QQ37 QQ53 QQ92 RR04 SS25 XX03 XX07 XX13 XX34 5F043 AA31 BB22 BB27 DD02 DD15 FF06 GG03 5F058 BA06 BC02 BF62 BF78 BH11 BJ05

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Siウェハ上の所定領域と配線層が接続
    されるコンタクト開口部を洗浄する方法であって、 前記配線層を被覆形成する前の段階で前記コンタクト開
    口部表面の改質を促す前記Siウェハに対する紫外線照
    射工程と、 前記紫外線照射工程後、前記コンタクト開口部表面洗浄
    のため前記Siウェハに対するアルカリ過水洗浄工程
    と、を具備したことを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 Siウェハ上の所定領域と配線層が接続
    されるコンタクト開口部を洗浄する方法であって、 前記配線層を被覆形成する前の段階で前記コンタクト開
    口部表面の改質を促す前記Siウェハに対するオゾン供
    給工程と、 前記オゾン供給工程後、前記コンタクト開口部表面洗浄
    のため前記Siウェハに対するアルカリ過水洗浄工程
    と、を具備したことを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 前記アルカリ過水洗浄工程後、少なくと
    も前記コンタクト開口部に前記配線層となる金属をスパ
    ッタすることにより前記配線層を被覆形成する工程をさ
    らに具備することを特徴とした請求項1または2記載の
    半導体装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020188958A1 (ja) * 2019-03-20 2020-09-24 株式会社Screenホールディングス 基板処理方法および基板処理装置

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