JP2002134611A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】コンタクトホールの形状変化を防止でき、低抵
抗かつ抵抗のばらつきの少ないコンタクト部を形成でき
る半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】基板に形成された導電体層上に絶縁層を形
成する工程と、導電体層に達する開口部を絶縁層に形成
する工程と、開口部底部の導電体層表面に形成される自
然酸化膜を、プラズマエッチングにより除去する工程と
を有する半導体装置の製造方法であって、プラズマエッ
チングはフッ素化合物ガス（好適にはＮＦ 3 ）を所定濃
度（好適にはほぼ１０％以下）で含むエッチングガスを
用いて所定圧力で行われ、所定濃度および所定圧力は自
然酸化膜のエッチング量が制御可能となる範囲で設定さ
れる半導体装置の製造方法。
抗かつ抵抗のばらつきの少ないコンタクト部を形成でき
る半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】基板に形成された導電体層上に絶縁層を形
成する工程と、導電体層に達する開口部を絶縁層に形成
する工程と、開口部底部の導電体層表面に形成される自
然酸化膜を、プラズマエッチングにより除去する工程と
を有する半導体装置の製造方法であって、プラズマエッ
チングはフッ素化合物ガス（好適にはＮＦ 3 ）を所定濃
度（好適にはほぼ１０％以下）で含むエッチングガスを
用いて所定圧力で行われ、所定濃度および所定圧力は自
然酸化膜のエッチング量が制御可能となる範囲で設定さ
れる半導体装置の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に、アスペクト比が高い場合にも、低抵
抗で抵抗のばらつきの少ないコンタクトを形成できる半
導体装置の製造方法に関する。
方法に関し、特に、アスペクト比が高い場合にも、低抵
抗で抵抗のばらつきの少ないコンタクトを形成できる半
導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のコンタクトホールの形成方法を図
１４〜図１６を参照して説明する。まず、図１４（ａ）
に示すように、シリコン基板５１上に例えばシリコン酸
化膜からなる層間絶縁膜５２を形成する。あるいは、シ
リコン基板５１のかわりに金属からなる配線層であって
もよい。
１４〜図１６を参照して説明する。まず、図１４（ａ）
に示すように、シリコン基板５１上に例えばシリコン酸
化膜からなる層間絶縁膜５２を形成する。あるいは、シ
リコン基板５１のかわりに金属からなる配線層であって
もよい。
【０００３】次に、図１４（ｂ）に示すように、フォト
リソグラフィ工程によりレジスト５３を形成する。レジ
スト５３をマスクとして層間絶縁膜５２にエッチングを
行い、開口部５４を形成する。その後、図１４（ｃ）に
示すように、レジスト５３を除去する。開口部５４底部
のシリコン基板５１の表面には、自然酸化膜５５が形成
される。
リソグラフィ工程によりレジスト５３を形成する。レジ
スト５３をマスクとして層間絶縁膜５２にエッチングを
行い、開口部５４を形成する。その後、図１４（ｃ）に
示すように、レジスト５３を除去する。開口部５４底部
のシリコン基板５１の表面には、自然酸化膜５５が形成
される。
【０００４】次に、図１５（ｄ）に示すように、開口部
５４を形成する際のエッチングにより斜線部分に堆積し
た反応生成物や、自然酸化膜５５を除去する。続いて、
図１５（ｅ）に示すように、開口部５４内および層間絶
縁膜５２上に例えば化学気相成長（ＣＶＤ：ｃｈｅｍｉ
ｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によりバ
リアメタル層５６を形成する。その後、図１５（ｆ）に
示すように、バリアメタル層５６上に例えばタングステ
ン（Ｗ）等の高融点金属からなるプラグ金属層５７ａを
スパッタリングにより形成する。
５４を形成する際のエッチングにより斜線部分に堆積し
た反応生成物や、自然酸化膜５５を除去する。続いて、
図１５（ｅ）に示すように、開口部５４内および層間絶
縁膜５２上に例えば化学気相成長（ＣＶＤ：ｃｈｅｍｉ
ｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によりバ
リアメタル層５６を形成する。その後、図１５（ｆ）に
示すように、バリアメタル層５６上に例えばタングステ
ン（Ｗ）等の高融点金属からなるプラグ金属層５７ａを
スパッタリングにより形成する。
【０００５】次に、図１６（ｇ）に示すように、プラグ
金属層５７ａおよびバリアメタル層５６をエッチバック
する。これにより、開口部５４内にバリアメタル層５６
を介してプラグ５７が形成される。続いて、図１６
（ｈ）に示すように、開口部５４上を含む全面に例えば
アルミニウム（Ａｌ）またはＡｌ合金からなる配線金属
層５８ａを形成する。ここで、配線金属層５８ａを形成
する前に、層間絶縁膜５２上およびプラグ５７上に、開
口部５４内のバリアメタル層５６と同様に、Ｔｉ等から
なるバリアメタル層を形成してもよい。
金属層５７ａおよびバリアメタル層５６をエッチバック
する。これにより、開口部５４内にバリアメタル層５６
を介してプラグ５７が形成される。続いて、図１６
（ｈ）に示すように、開口部５４上を含む全面に例えば
アルミニウム（Ａｌ）またはＡｌ合金からなる配線金属
層５８ａを形成する。ここで、配線金属層５８ａを形成
する前に、層間絶縁膜５２上およびプラグ５７上に、開
口部５４内のバリアメタル層５６と同様に、Ｔｉ等から
なるバリアメタル層を形成してもよい。
【０００６】その後、図示しないレジストをマスクとし
て配線金属層５８ａにエッチングを行うことにより、図
１６（ｉ）に示すように、配線５８が形成される。以上
の工程により、シリコン基板５１あるいは導電体層と上
層の配線５８とを接続するコンタクトホールが形成され
る。
て配線金属層５８ａにエッチングを行うことにより、図
１６（ｉ）に示すように、配線５８が形成される。以上
の工程により、シリコン基板５１あるいは導電体層と上
層の配線５８とを接続するコンタクトホールが形成され
る。
【０００７】上記の従来のコンタクトホールの形成方法
において、バリアメタル層５６を形成する前処理とし
て、開口部５４内の自然酸化膜５５が除去されるが、こ
の工程は、ウェットエッチングあるいはアルゴン（Ａ
ｒ）逆スパッタリングにより行われることが多い。ウェ
ットエッチングにはフッ酸（ＨＦ）を含む溶液が用いら
れる。ウェットエッチングの場合、プロセスのコストが
低いという利点がある。
において、バリアメタル層５６を形成する前処理とし
て、開口部５４内の自然酸化膜５５が除去されるが、こ
の工程は、ウェットエッチングあるいはアルゴン（Ａ
ｒ）逆スパッタリングにより行われることが多い。ウェ
ットエッチングにはフッ酸（ＨＦ）を含む溶液が用いら
れる。ウェットエッチングの場合、プロセスのコストが
低いという利点がある。
【０００８】一方、Ａｒ逆スパッタリングはコンタクト
ホールのアスペクト比が高くなるにつれて、採用される
ことが多くなってきている。Ａｒ逆スパッタリングは、
従来のスパッタリング装置を用いて行うことができるた
め、自然酸化膜の除去後、続けて配線あるいはバリアメ
タル層をｉｎ−ｓｉｔｕでスパッタリングにより形成す
ることが可能である。
ホールのアスペクト比が高くなるにつれて、採用される
ことが多くなってきている。Ａｒ逆スパッタリングは、
従来のスパッタリング装置を用いて行うことができるた
め、自然酸化膜の除去後、続けて配線あるいはバリアメ
タル層をｉｎ−ｓｉｔｕでスパッタリングにより形成す
ることが可能である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】近年、半導体装置の微
細化に伴い、コンタクトホールの微細化およびアスペク
ト比の増大が進んでいる。図１５（ｅ）に示すバリアメ
タル層５６の形成工程では、アスペクト比が例えば７以
上となる。例えば、開口部５４のトップ径が０．４μ
ｍ、ボトム径が０．２２μｍであり、開口部５４の高
さ、すなわち層間絶縁膜５２の膜厚が３μｍであるよう
な高アスペクト比の場合にも、開口部５４底部の自然酸
化膜や開口部５４側壁の堆積物を十分に除去する必要が
ある。
細化に伴い、コンタクトホールの微細化およびアスペク
ト比の増大が進んでいる。図１５（ｅ）に示すバリアメ
タル層５６の形成工程では、アスペクト比が例えば７以
上となる。例えば、開口部５４のトップ径が０．４μ
ｍ、ボトム径が０．２２μｍであり、開口部５４の高
さ、すなわち層間絶縁膜５２の膜厚が３μｍであるよう
な高アスペクト比の場合にも、開口部５４底部の自然酸
化膜や開口部５４側壁の堆積物を十分に除去する必要が
ある。
【００１０】しかしながら、上記のウェットエッチング
あるいはＡｒ逆スパッタリングによれば、アスペクト比
の増大に伴い、以下のような問題が顕著となる。これに
より、アスペクト比の高いコンタクトホールにおける抵
抗の上昇が深刻化してきている。
あるいはＡｒ逆スパッタリングによれば、アスペクト比
の増大に伴い、以下のような問題が顕著となる。これに
より、アスペクト比の高いコンタクトホールにおける抵
抗の上昇が深刻化してきている。
【００１１】図１５（ｄ）に示す工程でウェットエッチ
ングを行った場合、図１７（ａ）に示すように、開口部
５４の上端および底部に比較して、高さ方向の中央部で
側壁（層間絶縁膜５２）がエッチングされやすい。アス
ペクト比の増大により、ウェットエッチングに要する時
間は長くなる傾向がある。したがって、開口部５４の高
さ方向の中央部で特にエッチングが進行し、エッチング
終了後に開口部５４が樽状の形状となる。
ングを行った場合、図１７（ａ）に示すように、開口部
５４の上端および底部に比較して、高さ方向の中央部で
側壁（層間絶縁膜５２）がエッチングされやすい。アス
ペクト比の増大により、ウェットエッチングに要する時
間は長くなる傾向がある。したがって、開口部５４の高
さ方向の中央部で特にエッチングが進行し、エッチング
終了後に開口部５４が樽状の形状となる。
【００１２】これにより、開口部５４内に例えばＷから
なるプラグ金属層５７ａを、良好な段差被覆性で埋め込
むことが出来なくなる。結果的に、図１７（ｂ）に示す
ように、配線の一部となるプラグ５７に空隙（ボイド）
５９が形成されてしまう。また、図１７（ａ）に示すよ
うに、ウェットエッチングにより開口部５４のトップ径
も増大する。図１７（ａ）の点線は、レジスト５３（図
１４（ｂ）参照）の開口幅を表す。開口部５４のトップ
径が増大することにより、互いに隣接するコンタクトホ
ール間の耐圧を確保することが困難となる。最悪の場合
には、コンタクトホール間がショートする。
なるプラグ金属層５７ａを、良好な段差被覆性で埋め込
むことが出来なくなる。結果的に、図１７（ｂ）に示す
ように、配線の一部となるプラグ５７に空隙（ボイド）
５９が形成されてしまう。また、図１７（ａ）に示すよ
うに、ウェットエッチングにより開口部５４のトップ径
も増大する。図１７（ａ）の点線は、レジスト５３（図
１４（ｂ）参照）の開口幅を表す。開口部５４のトップ
径が増大することにより、互いに隣接するコンタクトホ
ール間の耐圧を確保することが困難となる。最悪の場合
には、コンタクトホール間がショートする。
【００１３】Ａｒ逆スパッタリングの場合には、コンタ
クト部がダメージを受けて抵抗が上昇するという問題が
起こる。アスペクト比の高いコンタクトホールにおい
て、Ａｒ逆スパッタリングを行った場合、図１８（ａ）
に示すように、開口部５４底部の自然酸化膜５５が一様
に除去されず、開口部５４側壁近傍に自然酸化膜５５が
残留しやすい。この状態で、図１８（ｂ）に示すよう
に、バリアメタル層５６やプラグ５７等を形成すると、
コンタクト抵抗が高くなる。
クト部がダメージを受けて抵抗が上昇するという問題が
起こる。アスペクト比の高いコンタクトホールにおい
て、Ａｒ逆スパッタリングを行った場合、図１８（ａ）
に示すように、開口部５４底部の自然酸化膜５５が一様
に除去されず、開口部５４側壁近傍に自然酸化膜５５が
残留しやすい。この状態で、図１８（ｂ）に示すよう
に、バリアメタル層５６やプラグ５７等を形成すると、
コンタクト抵抗が高くなる。
【００１４】自然酸化膜５５を完全に除去し、所定の抵
抗値を得るため、自然酸化膜５５だけでなく下地のシリ
コン基板５１表面にも、ある程度の逆スパッタリングが
行われる。この逆スパッタリングが過度になると、コン
タクト部６０がダメージを受ける。例えば、シリコン基
板５１の表面がダメージを受けてアモルファス化される
と、上層に形成されるバリアメタル層５６とシリコンと
の反応性が低下して、界面に欠陥が発生しやすくなる。
あるいは、過度の逆スパッタリングを行うと、スパッタ
された材料がコンタクト部６０に再び付着して抵抗が増
大することもある。
抗値を得るため、自然酸化膜５５だけでなく下地のシリ
コン基板５１表面にも、ある程度の逆スパッタリングが
行われる。この逆スパッタリングが過度になると、コン
タクト部６０がダメージを受ける。例えば、シリコン基
板５１の表面がダメージを受けてアモルファス化される
と、上層に形成されるバリアメタル層５６とシリコンと
の反応性が低下して、界面に欠陥が発生しやすくなる。
あるいは、過度の逆スパッタリングを行うと、スパッタ
された材料がコンタクト部６０に再び付着して抵抗が増
大することもある。
【００１５】以上のように、Ａｒ逆スパッタリングによ
れば、逆スパッタリングが十分でない場合と、過度の逆
スパッタリングを行った場合のいずれも、コンタクト部
の抵抗が上昇する。上記のような問題を解消し、コンタ
クトホールの形状の変化を起こさず、かつコンタクト部
の抵抗増大を防止できるような、配線形成の前処理方法
が望まれている。ウェットエッチングやＡｒ逆スパッタ
リング以外の前処理方法としては、プラズマエッチング
が挙げられる。
れば、逆スパッタリングが十分でない場合と、過度の逆
スパッタリングを行った場合のいずれも、コンタクト部
の抵抗が上昇する。上記のような問題を解消し、コンタ
クトホールの形状の変化を起こさず、かつコンタクト部
の抵抗増大を防止できるような、配線形成の前処理方法
が望まれている。ウェットエッチングやＡｒ逆スパッタ
リング以外の前処理方法としては、プラズマエッチング
が挙げられる。
【００１６】例えば、特開平４−１８６８２７号公報に
は、コンタクトホール内に金属を埋め込む前に、エッチ
ングガスとしてフッ素を含有するガスを用い、水素ガス
を添加してプラズマエッチングすることを特徴とする半
導体装置の製造方法が開示されている。ハロゲン化物を
エッチングガスに用いて反応性イオンエッチング（ＲＩ
Ｅ；ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ）を行
った場合、シリコン酸化膜のエッチング速度に比較して
シリコンのエッチング速度が高くなり、シリコン基板上
の拡散層が大きくエッチングされる。
は、コンタクトホール内に金属を埋め込む前に、エッチ
ングガスとしてフッ素を含有するガスを用い、水素ガス
を添加してプラズマエッチングすることを特徴とする半
導体装置の製造方法が開示されている。ハロゲン化物を
エッチングガスに用いて反応性イオンエッチング（ＲＩ
Ｅ；ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ）を行
った場合、シリコン酸化膜のエッチング速度に比較して
シリコンのエッチング速度が高くなり、シリコン基板上
の拡散層が大きくエッチングされる。
【００１７】そこで、特開平４−１８６８２７号公報記
載の方法によれば、水素ガスを添加してシリコンのエッ
チング速度を低下させている。しかしながら、チャンバ
内の圧力とエッチング速度との関係については記載され
ていない。一実施例として、２６ｍＴｏｒｒでエッチン
グを行うことが示されている。
載の方法によれば、水素ガスを添加してシリコンのエッ
チング速度を低下させている。しかしながら、チャンバ
内の圧力とエッチング速度との関係については記載され
ていない。一実施例として、２６ｍＴｏｒｒでエッチン
グを行うことが示されている。
【００１８】また、特開平８−４５９１５号公報には、
金属層上の絶縁層をドライエッチングして、金属層表面
に達するコンタクトホールを形成する方法が開示されて
いる。このコンタクトホール形成方法は、エッチングガ
スに窒素原子を含有するガスを添加し、かつ、窒素原子
を含有するガスの量がエッチングガスのうちの希釈ガス
を除いた部分の量の約４．５％以上であることを特徴と
する。窒素原子を含有するガスとしてＮ2 、ＮＨ4 およ
びＮＦ3 が挙げられている。
金属層上の絶縁層をドライエッチングして、金属層表面
に達するコンタクトホールを形成する方法が開示されて
いる。このコンタクトホール形成方法は、エッチングガ
スに窒素原子を含有するガスを添加し、かつ、窒素原子
を含有するガスの量がエッチングガスのうちの希釈ガス
を除いた部分の量の約４．５％以上であることを特徴と
する。窒素原子を含有するガスとしてＮ2 、ＮＨ4 およ
びＮＦ3 が挙げられている。
【００１９】この発明は、絶縁層をドライエッチングす
る際に、金属層の表面がプラズマ中のイオンによりスパ
ッタされ、レジストまたはコンタクトホールの側壁に堆
積すると、その後の洗浄工程によっても除去できなくな
る問題を解決するためになされている。ＮＦ3 等、窒素
原子を含有するガスを含むエッチングガスを用いてエッ
チングを行う工程は、前述した図１４（ｂ）に示す工程
に対応する。
る際に、金属層の表面がプラズマ中のイオンによりスパ
ッタされ、レジストまたはコンタクトホールの側壁に堆
積すると、その後の洗浄工程によっても除去できなくな
る問題を解決するためになされている。ＮＦ3 等、窒素
原子を含有するガスを含むエッチングガスを用いてエッ
チングを行う工程は、前述した図１４（ｂ）に示す工程
に対応する。
【００２０】したがって、金属層に達する開口部を形成
した後は、図１４（ｃ）に示す工程と同様にレジストの
除去と洗浄が行われる。実施例には硝酸による洗浄後、
純水による洗浄を行うことにより、フォトレジストやコ
ンタクトホール側面の堆積物が除去されたことが示され
ている。
した後は、図１４（ｃ）に示す工程と同様にレジストの
除去と洗浄が行われる。実施例には硝酸による洗浄後、
純水による洗浄を行うことにより、フォトレジストやコ
ンタクトホール側面の堆積物が除去されたことが示され
ている。
【００２１】以上のように、特開平８−４５９１５号公
報に記載されたプラズマエッチングは、開口部の形成工
程に適用されており、レジストの除去および洗浄後、開
口部底部の金属層表面には自然酸化膜が形成されると予
想される。したがって、自然酸化膜を除去するために
は、何らかの別の処理が必要となる。
報に記載されたプラズマエッチングは、開口部の形成工
程に適用されており、レジストの除去および洗浄後、開
口部底部の金属層表面には自然酸化膜が形成されると予
想される。したがって、自然酸化膜を除去するために
は、何らかの別の処理が必要となる。
【００２２】特開平８−３３０５３７号公報にも、半導
体基板上に形成された層間絶縁膜に半導体基板が露出す
るコンタクトホールを開口する工程と、プラズマエッチ
ングによりコンタクトホール底部の自然酸化膜を除去す
る工程と、コンタクトホールを介して半導体基板と接続
する配線層を形成する工程とを有する半導体装置の製造
方法が記載されている。この製造方法は、プラズマ生成
室とエッチング反応室とが分離されたケミカルドライエ
ッチング（ＣＤＥ）装置により、エッチングガスにＮＦ
3 を用い、プラズマ生成室内よりエッチング反応室内を
低圧にしてプラズマエッチング処理を施すことを特徴と
している。
体基板上に形成された層間絶縁膜に半導体基板が露出す
るコンタクトホールを開口する工程と、プラズマエッチ
ングによりコンタクトホール底部の自然酸化膜を除去す
る工程と、コンタクトホールを介して半導体基板と接続
する配線層を形成する工程とを有する半導体装置の製造
方法が記載されている。この製造方法は、プラズマ生成
室とエッチング反応室とが分離されたケミカルドライエ
ッチング（ＣＤＥ）装置により、エッチングガスにＮＦ
3 を用い、プラズマ生成室内よりエッチング反応室内を
低圧にしてプラズマエッチング処理を施すことを特徴と
している。
【００２３】この発明は、ウェットエッチングあるいは
等方性ドライエッチングによるコンタクトホール側壁の
エッチングの問題を解決するためになされている。異方
性ドライエッチングを行うと、上記のＡｒ逆スパッタリ
ングと同様に、基板へのダメージが問題となるが、等方
性ドライエッチングによれば、ウェットエッチングと同
様にコンタクトホールの形状変化が問題となる。
等方性ドライエッチングによるコンタクトホール側壁の
エッチングの問題を解決するためになされている。異方
性ドライエッチングを行うと、上記のＡｒ逆スパッタリ
ングと同様に、基板へのダメージが問題となるが、等方
性ドライエッチングによれば、ウェットエッチングと同
様にコンタクトホールの形状変化が問題となる。
【００２４】特開平８−３３０５３７号公報記載のエッ
チング方法によれば、プラズマ生成室とエッチング反応
室とを分離して、質量が軽く移動度が大きい電子をプラ
ズマ生成室の側壁に移動させる。これにより、プラズマ
生成室の側壁にシースが形成される。このシースによっ
て、荷電したラジカルが加速されてプラズマ生成室の側
壁に入射する。電荷をもたない中性ラジカルはエッチン
グ反応室に移行して、エッチングに関与する。プラズマ
生成室内よりもエッチング反応室内が低圧となっている
ため、エッチング反応室に入射した中性ラジカルの平均
自由行程が長くなり、これにより中性ラジカルがコンタ
クトホールに方向性をもって入射する。
チング方法によれば、プラズマ生成室とエッチング反応
室とを分離して、質量が軽く移動度が大きい電子をプラ
ズマ生成室の側壁に移動させる。これにより、プラズマ
生成室の側壁にシースが形成される。このシースによっ
て、荷電したラジカルが加速されてプラズマ生成室の側
壁に入射する。電荷をもたない中性ラジカルはエッチン
グ反応室に移行して、エッチングに関与する。プラズマ
生成室内よりもエッチング反応室内が低圧となっている
ため、エッチング反応室に入射した中性ラジカルの平均
自由行程が長くなり、これにより中性ラジカルがコンタ
クトホールに方向性をもって入射する。
【００２５】この製造方法によれば、エッチングガスが
ＮＦ3 に限定されており、他のガスの添加によるエッチ
ング速度の制御はなされていない。低エネルギーの中性
ラジカルを選択的に用いてエッチングを行うことによ
り、基板のダメージを防止している。エッチング反応室
内の圧力は、入射する中性ラジカルに方向性をもたせる
ために制御されている。また、半導体基板表面以外、例
えば金属層表面への適用については特に記載されていな
い。さらに、プラズマ生成室とエッチング反応室とが分
離されているため、自然酸化膜を除去する前処理工程の
後、配線層を形成するためのメタルＣＶＤをｉｎ−ｓｉ
ｔｕで行うことが困難である。
ＮＦ3 に限定されており、他のガスの添加によるエッチ
ング速度の制御はなされていない。低エネルギーの中性
ラジカルを選択的に用いてエッチングを行うことによ
り、基板のダメージを防止している。エッチング反応室
内の圧力は、入射する中性ラジカルに方向性をもたせる
ために制御されている。また、半導体基板表面以外、例
えば金属層表面への適用については特に記載されていな
い。さらに、プラズマ生成室とエッチング反応室とが分
離されているため、自然酸化膜を除去する前処理工程の
後、配線層を形成するためのメタルＣＶＤをｉｎ−ｓｉ
ｔｕで行うことが困難である。
【００２６】特開平４−７２６２１号公報には、フッ素
ガスと水素とが導入され、それらのガスにより高温（好
適には８５０℃以下）かつ高真空の状態で自然酸化膜を
エッチングすることを特徴とする半導体装置の製造方法
が開示されている。この方法によれば、フッ素化合物ガ
ス中に水素ガスを添加することにより、フッ素ラジカル
の濃度調整を行い、酸化シリコンのエッチングレートを
制御し、酸化シリコンとシリコンとの選択比を向上させ
ている。フッ素化合物ガスとしてはＮＦ3 、ＳＦ6 、Ｃ
Ｆ4 等が挙げられている。炭素を含有するガスをエッチ
ングガスに用いた場合には、コンタクトホール側壁に反
応生成物が堆積する問題が起こりやすい。
ガスと水素とが導入され、それらのガスにより高温（好
適には８５０℃以下）かつ高真空の状態で自然酸化膜を
エッチングすることを特徴とする半導体装置の製造方法
が開示されている。この方法によれば、フッ素化合物ガ
ス中に水素ガスを添加することにより、フッ素ラジカル
の濃度調整を行い、酸化シリコンのエッチングレートを
制御し、酸化シリコンとシリコンとの選択比を向上させ
ている。フッ素化合物ガスとしてはＮＦ3 、ＳＦ6 、Ｃ
Ｆ4 等が挙げられている。炭素を含有するガスをエッチ
ングガスに用いた場合には、コンタクトホール側壁に反
応生成物が堆積する問題が起こりやすい。
【００２７】特開平６−３３８４７８号公報および特開
平１０−３２１６１０号公報には、水素含有ガスをプラ
ズマ化させた活性化ガスにＮＦ3 ガスまたはＮＦ3 含有
ガスを添加して、自然酸化膜の除去（水素プラズマダウ
ンフロー処理）を行う半導体装置の製造方法が開示され
ている。特開平６−３３８４７８号公報には、水素含有
ガスの活性化ガスにＮＦ3 ガスを添加すると、ＮＦ3 ガ
スを添加しない場合に比較して処理時間が短縮すること
が記載されている。
平１０−３２１６１０号公報には、水素含有ガスをプラ
ズマ化させた活性化ガスにＮＦ3 ガスまたはＮＦ3 含有
ガスを添加して、自然酸化膜の除去（水素プラズマダウ
ンフロー処理）を行う半導体装置の製造方法が開示され
ている。特開平６−３３８４７８号公報には、水素含有
ガスの活性化ガスにＮＦ3 ガスを添加すると、ＮＦ3 ガ
スを添加しない場合に比較して処理時間が短縮すること
が記載されている。
【００２８】また、特開平１０−３２１６１０号公報に
は、ウェハを室温より低い所定の温度に冷却して、上記
の特開平６−３３８４７８号公報に記載されているよう
な水素プラズマダウンフロー処理を行うことにより、自
然酸化膜と、それ以外の酸化膜、例えばＣＶＤにより形
成されたシリコン酸化膜やＢＰＳＧ（ｂｏｒｏｐｈｏｓ
ｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）膜等とのエッチ
ング選択比を高め、自然酸化膜をより選択的に除去でき
ることが記載されている。
は、ウェハを室温より低い所定の温度に冷却して、上記
の特開平６−３３８４７８号公報に記載されているよう
な水素プラズマダウンフロー処理を行うことにより、自
然酸化膜と、それ以外の酸化膜、例えばＣＶＤにより形
成されたシリコン酸化膜やＢＰＳＧ（ｂｏｒｏｐｈｏｓ
ｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）膜等とのエッチ
ング選択比を高め、自然酸化膜をより選択的に除去でき
ることが記載されている。
【００２９】これらの特開平６−３３８４７８号公報お
よび特開平１０−３２１６１０号公報記載の水素プラズ
マダウンフロー処理によれば、ＮＦ3 はプラズマ発生領
域以外で導入される。したがって、ＮＦ3 は水素ラジカ
ルと反応して活性化されるが、プラズマ発生領域の電界
によって活性化されることはない。主に水素ラジカルに
よって自然酸化膜の除去を行う場合、処理時間が長くな
る。
よび特開平１０−３２１６１０号公報記載の水素プラズ
マダウンフロー処理によれば、ＮＦ3 はプラズマ発生領
域以外で導入される。したがって、ＮＦ3 は水素ラジカ
ルと反応して活性化されるが、プラズマ発生領域の電界
によって活性化されることはない。主に水素ラジカルに
よって自然酸化膜の除去を行う場合、処理時間が長くな
る。
【００３０】以上のように、フッ素化合物ガスを用いた
プラズマエッチングにより、配線形成の前処理を行うこ
とは、既に開示されている。しかしながら、コンタクト
抵抗をより低減させるのに適したエッチング条件等につ
いては、十分に検討されていない。本発明は上記の問題
点に鑑みてなされたものであり、したがって本発明は、
コンタクトホールの形状変化を防止でき、低抵抗かつ抵
抗のばらつきの少ないコンタクト部を形成できる半導体
装置の製造方法を提供することを目的とする。
プラズマエッチングにより、配線形成の前処理を行うこ
とは、既に開示されている。しかしながら、コンタクト
抵抗をより低減させるのに適したエッチング条件等につ
いては、十分に検討されていない。本発明は上記の問題
点に鑑みてなされたものであり、したがって本発明は、
コンタクトホールの形状変化を防止でき、低抵抗かつ抵
抗のばらつきの少ないコンタクト部を形成できる半導体
装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００３１】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の半導体装置の製造方法は、導電体層上に絶
縁層を形成する工程と、前記導電体層に達する開口部を
前記絶縁層に形成する工程と、前記開口部底部の前記導
電体層表面に形成される自然酸化膜を、プラズマエッチ
ングにより除去する工程とを有する半導体装置の製造方
法であって、前記プラズマエッチングは、フッ素化合物
ガスを所定濃度で含むエッチングガスを用いて所定圧力
で行われ、前記所定濃度および前記所定圧力は、前記自
然酸化膜のエッチング量が制御可能となる範囲で設定さ
れることを特徴とする。
め、本発明の半導体装置の製造方法は、導電体層上に絶
縁層を形成する工程と、前記導電体層に達する開口部を
前記絶縁層に形成する工程と、前記開口部底部の前記導
電体層表面に形成される自然酸化膜を、プラズマエッチ
ングにより除去する工程とを有する半導体装置の製造方
法であって、前記プラズマエッチングは、フッ素化合物
ガスを所定濃度で含むエッチングガスを用いて所定圧力
で行われ、前記所定濃度および前記所定圧力は、前記自
然酸化膜のエッチング量が制御可能となる範囲で設定さ
れることを特徴とする。
【００３２】本発明の半導体装置の製造方法は、好適に
は、前記フッ素化合物ガスは三フッ化窒素（ＮＦ3 ）ガ
スを含むことを特徴とする。本発明の半導体装置の製造
方法は、好適には、前記ＮＦ3 ガスの前記所定濃度の上
限は、ほぼ１０％であることを特徴とする。本発明の半
導体装置の製造方法は、好適には、前記エッチングガス
はヘリウム（Ｈｅ）ガスを含むことを特徴とする。本発
明の半導体装置の製造方法は、好適には、前記所定圧力
はほぼ１０ｍＴｏｒｒ（≒１．３３Ｐａ）以下であるこ
とを特徴とする。本発明の半導体装置の製造方法は、好
適には、前記エッチング量は熱酸化膜換算でほぼ０．５
〜１０ｎｍであることを特徴とする。本発明の半導体装
置の製造方法は、好適には、前記プラズマエッチングの
後、前記基板を移動させずに、少なくとも前記開口部内
に配線を形成する工程をさらに有することを特徴とす
る。
は、前記フッ素化合物ガスは三フッ化窒素（ＮＦ3 ）ガ
スを含むことを特徴とする。本発明の半導体装置の製造
方法は、好適には、前記ＮＦ3 ガスの前記所定濃度の上
限は、ほぼ１０％であることを特徴とする。本発明の半
導体装置の製造方法は、好適には、前記エッチングガス
はヘリウム（Ｈｅ）ガスを含むことを特徴とする。本発
明の半導体装置の製造方法は、好適には、前記所定圧力
はほぼ１０ｍＴｏｒｒ（≒１．３３Ｐａ）以下であるこ
とを特徴とする。本発明の半導体装置の製造方法は、好
適には、前記エッチング量は熱酸化膜換算でほぼ０．５
〜１０ｎｍであることを特徴とする。本発明の半導体装
置の製造方法は、好適には、前記プラズマエッチングの
後、前記基板を移動させずに、少なくとも前記開口部内
に配線を形成する工程をさらに有することを特徴とす
る。
【００３３】本発明の半導体装置の製造方法は、好適に
は、前記プラズマエッチングは、高周波誘導磁場により
生じる誘導電界によって加速された電子を用いてプラズ
マを発生させる誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）エッチング
であることを特徴とする。あるいは、本発明の半導体装
置の製造方法は、好適には、前記プラズマエッチング
は、対向するように平行に配置された２つの電極の一方
に高周波を印加し、他方を接地して、前記２つの電極間
にプラズマを発生させる平行平板型エッチングであるこ
とを特徴とする。
は、前記プラズマエッチングは、高周波誘導磁場により
生じる誘導電界によって加速された電子を用いてプラズ
マを発生させる誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）エッチング
であることを特徴とする。あるいは、本発明の半導体装
置の製造方法は、好適には、前記プラズマエッチング
は、対向するように平行に配置された２つの電極の一方
に高周波を印加し、他方を接地して、前記２つの電極間
にプラズマを発生させる平行平板型エッチングであるこ
とを特徴とする。
【００３４】あるいは、本発明の半導体装置の製造方法
は、好適には、前記プラズマエッチングは、電子サイク
ロトロン共鳴（ＥＣＲ）を利用したＥＣＲエッチングで
あることを特徴とする。あるいは、本発明の半導体装置
の製造方法は、好適には、前記プラズマエッチングは、
反応室の上部および側面から磁界を形成して、プラズマ
を発生させる高密度プラズマ（ＨＤＰ）エッチングであ
ることを特徴とする。
は、好適には、前記プラズマエッチングは、電子サイク
ロトロン共鳴（ＥＣＲ）を利用したＥＣＲエッチングで
あることを特徴とする。あるいは、本発明の半導体装置
の製造方法は、好適には、前記プラズマエッチングは、
反応室の上部および側面から磁界を形成して、プラズマ
を発生させる高密度プラズマ（ＨＤＰ）エッチングであ
ることを特徴とする。
【００３５】本発明の半導体装置の製造方法は、好適に
は、前記導電体層はシリコン（Ｓｉ）層であることを特
徴とする。あるいは、本発明の半導体装置の製造方法
は、好適には、前記導電体層は高融点金属シリサイド層
であることを特徴とする。本発明の半導体装置の製造方
法は、さらに好適には、前記高融点金属シリサイド層は
コバルトシリサイド（ＣｏＳｉx ）層、チタンシリサイ
ド（ＴｉＳｉx ）層、またはタングステンシリサイド
（ＷＳｉx ）層であることを特徴とする。
は、前記導電体層はシリコン（Ｓｉ）層であることを特
徴とする。あるいは、本発明の半導体装置の製造方法
は、好適には、前記導電体層は高融点金属シリサイド層
であることを特徴とする。本発明の半導体装置の製造方
法は、さらに好適には、前記高融点金属シリサイド層は
コバルトシリサイド（ＣｏＳｉx ）層、チタンシリサイ
ド（ＴｉＳｉx ）層、またはタングステンシリサイド
（ＷＳｉx ）層であることを特徴とする。
【００３６】あるいは、本発明の半導体装置の製造方法
は、好適には、前記導電体層は高融点金属層であること
を特徴とする。本発明の半導体装置の製造方法は、さら
に好適には、前記高融点金属層はチタン（Ｔｉ）層、タ
ングステン（Ｗ）層、またはタンタル（Ｔａ）層である
ことを特徴とする。
は、好適には、前記導電体層は高融点金属層であること
を特徴とする。本発明の半導体装置の製造方法は、さら
に好適には、前記高融点金属層はチタン（Ｔｉ）層、タ
ングステン（Ｗ）層、またはタンタル（Ｔａ）層である
ことを特徴とする。
【００３７】あるいは、本発明の半導体装置の製造方法
は、好適には、前記導電体層は高融点金属窒化物からな
る層であることを特徴とする。本発明の半導体装置の製
造方法は、さらに好適には、前記高融点金属窒化物は窒
化チタン（ＴｉＮ）、窒化タングステン（ＷＮ）、また
は窒化タンタル（ＴａＮ）であることを特徴とする。
は、好適には、前記導電体層は高融点金属窒化物からな
る層であることを特徴とする。本発明の半導体装置の製
造方法は、さらに好適には、前記高融点金属窒化物は窒
化チタン（ＴｉＮ）、窒化タングステン（ＷＮ）、また
は窒化タンタル（ＴａＮ）であることを特徴とする。
【００３８】あるいは、本発明の半導体装置の製造方法
は、好適には、前記導電体層はアルミニウム（Ａｌ）層
であることを特徴とする。あるいは、本発明の半導体装
置の製造方法は、好適には、前記導電体層はＡｌ合金層
であることを特徴とする。本発明の半導体装置の製造方
法は、さらに好適には、前記Ａｌ合金層はＡｌＣｕ層で
あることを特徴とする。
は、好適には、前記導電体層はアルミニウム（Ａｌ）層
であることを特徴とする。あるいは、本発明の半導体装
置の製造方法は、好適には、前記導電体層はＡｌ合金層
であることを特徴とする。本発明の半導体装置の製造方
法は、さらに好適には、前記Ａｌ合金層はＡｌＣｕ層で
あることを特徴とする。
【００３９】これにより、アスペクト比の高いコンタク
トホールを形成する場合にも、自然酸化膜を残留させ
ず、かつ開口部底部に露出する下地へのダメージを低減
できるため、コンタクト抵抗を低減することが可能とな
る。また、本発明の半導体装置の製造方法において、Ｎ
Ｆ3 を用いてプラズマエッチングを行うことにより、炭
素を含有する堆積物がコンタクトホール内に形成される
のを防止できる。本発明の半導体装置の製造方法によれ
ば、層間絶縁層に開口部を形成した後、開口部内にプラ
ズマエッチングによる前処理を行う工程と、開口部内に
配線層を形成する工程とをｉｎ−ｓｉｔｕで行うことも
可能である。
トホールを形成する場合にも、自然酸化膜を残留させ
ず、かつ開口部底部に露出する下地へのダメージを低減
できるため、コンタクト抵抗を低減することが可能とな
る。また、本発明の半導体装置の製造方法において、Ｎ
Ｆ3 を用いてプラズマエッチングを行うことにより、炭
素を含有する堆積物がコンタクトホール内に形成される
のを防止できる。本発明の半導体装置の製造方法によれ
ば、層間絶縁層に開口部を形成した後、開口部内にプラ
ズマエッチングによる前処理を行う工程と、開口部内に
配線層を形成する工程とをｉｎ−ｓｉｔｕで行うことも
可能である。
【００４０】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の半導体装置の製
造方法の実施の形態について、図面を参照して説明す
る。 （実施形態１）図１は、本実施形態の半導体装置の製造
方法において、コンタクトホール底部の自然酸化膜をエ
ッチングするのに用いられるエッチング装置の概略図で
ある。図１に示すエッチング装置１は、枚葉処理方式の
ＩＣＰ型エッチング装置である。反応室２内にガス導入
部３から矢印方向にエッチングガスが導入される。ガス
導入部３は上方から見て円形に形成されている。基板４
は下部電極５上に載置される。コイル式の上部電極６は
ドーム７の周囲に配置される。
造方法の実施の形態について、図面を参照して説明す
る。 （実施形態１）図１は、本実施形態の半導体装置の製造
方法において、コンタクトホール底部の自然酸化膜をエ
ッチングするのに用いられるエッチング装置の概略図で
ある。図１に示すエッチング装置１は、枚葉処理方式の
ＩＣＰ型エッチング装置である。反応室２内にガス導入
部３から矢印方向にエッチングガスが導入される。ガス
導入部３は上方から見て円形に形成されている。基板４
は下部電極５上に載置される。コイル式の上部電極６は
ドーム７の周囲に配置される。
【００４１】上記のエッチング装置を用いて、以下に示
す工程に従ってコンタクトホールを形成した。まず、図
２（ａ）に示すように、シリコン基板１１上に例えばシ
リコン酸化膜からなる層間絶縁膜１２を形成した。次
に、図２（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ工程
によりレジスト１３を形成した。レジスト１３をマスク
として層間絶縁膜１２にエッチングを行い、開口部１４
を形成した。その後、図２（ｃ）に示すように、レジス
ト１３を除去した。開口部１４底部のシリコン基板１１
の表面には、自然酸化膜１５が形成された。
す工程に従ってコンタクトホールを形成した。まず、図
２（ａ）に示すように、シリコン基板１１上に例えばシ
リコン酸化膜からなる層間絶縁膜１２を形成した。次
に、図２（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ工程
によりレジスト１３を形成した。レジスト１３をマスク
として層間絶縁膜１２にエッチングを行い、開口部１４
を形成した。その後、図２（ｃ）に示すように、レジス
ト１３を除去した。開口部１４底部のシリコン基板１１
の表面には、自然酸化膜１５が形成された。
【００４２】次に、図３（ｄ）に示すように、配線形成
の前処理として、図１に示すエッチング装置を用いてエ
ッチングを行った。これにより、開口部１４を形成する
際のエッチングによって斜線部分に堆積した反応生成物
や、開口部１４底部に形成された自然酸化膜１５を除去
した。
の前処理として、図１に示すエッチング装置を用いてエ
ッチングを行った。これにより、開口部１４を形成する
際のエッチングによって斜線部分に堆積した反応生成物
や、開口部１４底部に形成された自然酸化膜１５を除去
した。
【００４３】エッチング条件はＮＦ3 ガス流量３ｓｃｃ
ｍ、Ｈｅガス流量４７ｓｃｃｍ、ＲＦパワー（１）１０
０Ｗ、ＲＦパワー（２）１００Ｗ、圧力４．５ｍＴｏｒ
ｒ（≒０．６Ｐａ）、基板温度常温とした。ここで、Ｒ
Ｆパワー（１）は上部電極６の出力、ＲＦパワー（２）
は下部電極５の出力である。
ｍ、Ｈｅガス流量４７ｓｃｃｍ、ＲＦパワー（１）１０
０Ｗ、ＲＦパワー（２）１００Ｗ、圧力４．５ｍＴｏｒ
ｒ（≒０．６Ｐａ）、基板温度常温とした。ここで、Ｒ
Ｆパワー（１）は上部電極６の出力、ＲＦパワー（２）
は下部電極５の出力である。
【００４４】自然酸化膜は厚さ数ｎｍ程度の薄膜であ
り、除去されたかどうかの判定を行うことは可能である
が、エッチング速度を測定することは現状では困難であ
る。例えばフーリエ変換赤外分光法（ＦＴ−ＩＲ；Ｆｏ
ｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｉｎｆｒａｒｅｄ
ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）による分析から、自然酸化
膜の膜質は、ＣＶＤ膜等の堆積されたシリコン酸化膜の
膜質よりも、熱酸化膜の膜質に近いことが知られてい
る。熱酸化膜のエッチング量は膜厚計を用いて測定する
ことが可能である。
り、除去されたかどうかの判定を行うことは可能である
が、エッチング速度を測定することは現状では困難であ
る。例えばフーリエ変換赤外分光法（ＦＴ−ＩＲ；Ｆｏ
ｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｉｎｆｒａｒｅｄ
ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）による分析から、自然酸化
膜の膜質は、ＣＶＤ膜等の堆積されたシリコン酸化膜の
膜質よりも、熱酸化膜の膜質に近いことが知られてい
る。熱酸化膜のエッチング量は膜厚計を用いて測定する
ことが可能である。
【００４５】そこで、熱酸化膜のエッチング量を実測
し、エッチング時間とエッチング量とを対応させた。こ
の結果を利用して、所定のエッチング時間での熱酸化膜
のエッチング量と、自然酸化膜のエッチング量とが等し
いとみなし、自然酸化膜のエッチング量を熱酸化膜換算
した。図３（ｄ）に示す工程において、エッチング量と
コンタクト抵抗との関係を調べるため、４通りのエッチ
ング量（７ｎｍ、５ｎｍ、３ｎｍ、１ｎｍ）でエッチン
グを行った。
し、エッチング時間とエッチング量とを対応させた。こ
の結果を利用して、所定のエッチング時間での熱酸化膜
のエッチング量と、自然酸化膜のエッチング量とが等し
いとみなし、自然酸化膜のエッチング量を熱酸化膜換算
した。図３（ｄ）に示す工程において、エッチング量と
コンタクト抵抗との関係を調べるため、４通りのエッチ
ング量（７ｎｍ、５ｎｍ、３ｎｍ、１ｎｍ）でエッチン
グを行った。
【００４６】続いて、図３（ｅ）に示すように、開口部
１４内および層間絶縁膜１２上に例えばＣＶＤによりバ
リアメタル層１６を形成した。このＣＶＤは、図３
（ｄ）に示す前処理工程の後、ｉｎ−ｓｉｔｕで行うこ
とが可能である。その後、図３（ｆ）に示すように、バ
リアメタル層１６上に例えばＷ等の高融点金属からなる
プラグ金属層１７ａをスパッタリングにより形成した。
１４内および層間絶縁膜１２上に例えばＣＶＤによりバ
リアメタル層１６を形成した。このＣＶＤは、図３
（ｄ）に示す前処理工程の後、ｉｎ−ｓｉｔｕで行うこ
とが可能である。その後、図３（ｆ）に示すように、バ
リアメタル層１６上に例えばＷ等の高融点金属からなる
プラグ金属層１７ａをスパッタリングにより形成した。
【００４７】次に、図４（ｇ）に示すように、プラグ金
属層１７ａおよびバリアメタル層１６をエッチバックし
た。これにより、開口部１４内にバリアメタル層１６を
介してプラグ１７が形成された。続いて、図４（ｈ）に
示すように、開口部１４上を含む全面に例えばＡｌまた
はＡｌ合金からなる配線金属層１８ａを形成した。
属層１７ａおよびバリアメタル層１６をエッチバックし
た。これにより、開口部１４内にバリアメタル層１６を
介してプラグ１７が形成された。続いて、図４（ｈ）に
示すように、開口部１４上を含む全面に例えばＡｌまた
はＡｌ合金からなる配線金属層１８ａを形成した。
【００４８】その後、図示しないレジストをマスクとし
て配線金属層１８ａにエッチングを行うことにより、図
４（ｉ）に示すように、配線１８が形成された。以上の
工程により、シリコン基板１１と上層の配線１８とを接
続するコンタクトホールが形成された。
て配線金属層１８ａにエッチングを行うことにより、図
４（ｉ）に示すように、配線１８が形成された。以上の
工程により、シリコン基板１１と上層の配線１８とを接
続するコンタクトホールが形成された。
【００４９】図３（ｄ）に示す工程において、エッチン
グ量を変えた４通りの場合で、コンタクト抵抗はほぼ同
等となった。また、これらのコンタクト抵抗は、従来の
ウェットエッチングあるいはＡｒ逆スパッタリングによ
る前処理を行った場合に比較して低減された。したがっ
て、自然酸化膜のエッチング量が熱酸化膜換算で少なく
とも１ｎｍ〜７ｎｍの範囲にあるとき、低抵抗で抵抗の
ばらつきの少ないコンタクト部を形成できることがわか
る。
グ量を変えた４通りの場合で、コンタクト抵抗はほぼ同
等となった。また、これらのコンタクト抵抗は、従来の
ウェットエッチングあるいはＡｒ逆スパッタリングによ
る前処理を行った場合に比較して低減された。したがっ
て、自然酸化膜のエッチング量が熱酸化膜換算で少なく
とも１ｎｍ〜７ｎｍの範囲にあるとき、低抵抗で抵抗の
ばらつきの少ないコンタクト部を形成できることがわか
る。
【００５０】Ａｒ逆スパッタリングによれば、Ａｒがコ
ンタクトホールの底部に垂直に入射し、物理的に自然酸
化膜を除去する。したがって、コンタクトホールの側壁
近傍の自然酸化膜は除去されにくく、自然酸化膜を完全
に除去するには逆スパッタリングを１０ｎｍ以上、例え
ば１８ｎｍ程度行う必要があった。これにより、基板が
ダメージを受けて、コンタクト抵抗が増加する要因とな
っていた。
ンタクトホールの底部に垂直に入射し、物理的に自然酸
化膜を除去する。したがって、コンタクトホールの側壁
近傍の自然酸化膜は除去されにくく、自然酸化膜を完全
に除去するには逆スパッタリングを１０ｎｍ以上、例え
ば１８ｎｍ程度行う必要があった。これにより、基板が
ダメージを受けて、コンタクト抵抗が増加する要因とな
っていた。
【００５１】それに対し、上記の本実施形態の半導体装
置の製造方法によれば、ＮＦ3 ガスを用いたエッチング
を行うため、エッチングガスが到達すれば、コンタクト
ホールの側壁や、側壁と底面との境界部でもエッチング
の反応が進行する。したがって、従来の方法に比較し
て、エッチング量を低減することができ、基板あるいは
下地の導電体層へのダメージを少なくすることができ
る。
置の製造方法によれば、ＮＦ3 ガスを用いたエッチング
を行うため、エッチングガスが到達すれば、コンタクト
ホールの側壁や、側壁と底面との境界部でもエッチング
の反応が進行する。したがって、従来の方法に比較し
て、エッチング量を低減することができ、基板あるいは
下地の導電体層へのダメージを少なくすることができ
る。
【００５２】（実施形態２）本実施形態の半導体装置の
製造方法は、実施形態１の図３（ｄ）に示す工程のエッ
チング条件を変更したものである。エッチング条件はＮ
Ｆ3 ガス流量３ｓｃｃｍ、Ｈｅガス流量７０ｓｃｃｍ、
ＲＦパワー（１）１００Ｗ、ＲＦパワー（２）１００
Ｗ、圧力５ｍＴｏｒｒ（≒０．６７Ｐａ）、基板温度常
温とした。
製造方法は、実施形態１の図３（ｄ）に示す工程のエッ
チング条件を変更したものである。エッチング条件はＮ
Ｆ3 ガス流量３ｓｃｃｍ、Ｈｅガス流量７０ｓｃｃｍ、
ＲＦパワー（１）１００Ｗ、ＲＦパワー（２）１００
Ｗ、圧力５ｍＴｏｒｒ（≒０．６７Ｐａ）、基板温度常
温とした。
【００５３】実施形態１のエッチング条件によれば、Ｎ
Ｆ3 濃度は６％であり、実施形態２のエッチング条件に
よれば、ＮＦ3 濃度は４％である。実施形態２の場合、
実施形態１の場合に比較してエッチング速度がやや遅く
なり、エッチング量の制御が容易となる。ただし、これ
らのエッチング条件によれば、自然酸化膜がきわめて短
時間で除去されるため、エッチング速度が低下してもス
ループットには影響しない。
Ｆ3 濃度は６％であり、実施形態２のエッチング条件に
よれば、ＮＦ3 濃度は４％である。実施形態２の場合、
実施形態１の場合に比較してエッチング速度がやや遅く
なり、エッチング量の制御が容易となる。ただし、これ
らのエッチング条件によれば、自然酸化膜がきわめて短
時間で除去されるため、エッチング速度が低下してもス
ループットには影響しない。
【００５４】実施形態２に示すエッチング処理をバリア
メタル層の形成前に行った場合にも、実施形態１と同等
なコンタクト抵抗が得られた。したがって、実施形態２
のエッチング条件の場合にも、シリコン基板にダメージ
を与えずに自然酸化膜を十分に除去できたことが示唆さ
れる。
メタル層の形成前に行った場合にも、実施形態１と同等
なコンタクト抵抗が得られた。したがって、実施形態２
のエッチング条件の場合にも、シリコン基板にダメージ
を与えずに自然酸化膜を十分に除去できたことが示唆さ
れる。
【００５５】（実施形態３）本実施形態の半導体装置の
製造方法は、実施形態１の図３（ｄ）に示すエッチング
工程の後、エッチング装置内を大気開放してから、図３
（ｅ）に示すバリアメタル層１６の形成を行ったもので
ある。それ以外は実施形態１と同様とした。本実施形態
によれば、実施形態１と同様に、低抵抗のコンタクトを
形成することができた。
製造方法は、実施形態１の図３（ｄ）に示すエッチング
工程の後、エッチング装置内を大気開放してから、図３
（ｅ）に示すバリアメタル層１６の形成を行ったもので
ある。それ以外は実施形態１と同様とした。本実施形態
によれば、実施形態１と同様に、低抵抗のコンタクトを
形成することができた。
【００５６】通常、自然酸化膜を除去した後に大気開放
すると、再び自然酸化膜が形成されるため、コンタクト
抵抗は増大する。しかしながら、本実施形態によれば、
コンタクト抵抗の増大が見られなかった。この原因は明
らかではないが、例えば、プラズマ処理によりシリコン
基板がフッ素により終端化され、自然酸化膜の成長が防
止されたことが考えられる。
すると、再び自然酸化膜が形成されるため、コンタクト
抵抗は増大する。しかしながら、本実施形態によれば、
コンタクト抵抗の増大が見られなかった。この原因は明
らかではないが、例えば、プラズマ処理によりシリコン
基板がフッ素により終端化され、自然酸化膜の成長が防
止されたことが考えられる。
【００５７】（実施形態４）コンタクトホール径を縮小
し、コンタクトホールのアスペクト比が高くなるとコン
タクト抵抗は増大する。配線形成の前処理を、ＨＦを用
いたウェットエッチング、Ａｒ逆スパッタリング、また
はＮＦ3 （４％）を用いたプラズマエッチングにより行
い、コンタクト抵抗の変化について比較した。コンタク
トはシリコン上に形成した。この結果を図５〜図８に示
す。
し、コンタクトホールのアスペクト比が高くなるとコン
タクト抵抗は増大する。配線形成の前処理を、ＨＦを用
いたウェットエッチング、Ａｒ逆スパッタリング、また
はＮＦ3 （４％）を用いたプラズマエッチングにより行
い、コンタクト抵抗の変化について比較した。コンタク
トはシリコン上に形成した。この結果を図５〜図８に示
す。
【００５８】図５はコンタクトホール径０．４μｍの場
合、図６はコンタクトホール径０．２８μｍの場合、図
７はコンタクトホール径０．２６μｍの場合、図８はコ
ンタクトホール径０．２４μｍの場合をそれぞれ示す。
これらのコンタクトホールの高さは等しく、コンタクト
ホール径が小さいものほどアスペクト比が高い。これら
のコンタクトホール径はマスクパターンの値である。以
下、エッチング量あるいは逆スパッタリング量は前述し
た熱酸化膜換算とする。
合、図６はコンタクトホール径０．２８μｍの場合、図
７はコンタクトホール径０．２６μｍの場合、図８はコ
ンタクトホール径０．２４μｍの場合をそれぞれ示す。
これらのコンタクトホールの高さは等しく、コンタクト
ホール径が小さいものほどアスペクト比が高い。これら
のコンタクトホール径はマスクパターンの値である。以
下、エッチング量あるいは逆スパッタリング量は前述し
た熱酸化膜換算とする。
【００５９】図５に示すように、コンタクトホール径が
０．４μｍのときには、Ａｒ逆スパッタリングを１３ｎ
ｍ行った場合に、明らかにコンタクト抵抗が高くなっ
た。それに対し他の条件、すなわちウェットエッチング
を３ｎｍ行った場合、Ａｒ逆スパッタリングを７ｎｍ行
った場合、およびＮＦ3 を用いたプラズマエッチングを
７ｎｍ行った場合は、グラフ上でプロットが重なり、コ
ンタクト抵抗に大きな差はなかった。
０．４μｍのときには、Ａｒ逆スパッタリングを１３ｎ
ｍ行った場合に、明らかにコンタクト抵抗が高くなっ
た。それに対し他の条件、すなわちウェットエッチング
を３ｎｍ行った場合、Ａｒ逆スパッタリングを７ｎｍ行
った場合、およびＮＦ3 を用いたプラズマエッチングを
７ｎｍ行った場合は、グラフ上でプロットが重なり、コ
ンタクト抵抗に大きな差はなかった。
【００６０】図６に示すように、コンタクトホール径が
０．２８μｍの場合、ＮＦ3 を用いたプラズマエッチン
グのみ、コンタクトホール径０．４μｍの場合（図５参
照）と同等の低いコンタクト抵抗が得られた。それ以外
の前処理方法の場合には、コンタクトホール径０．４μ
ｍの場合よりも抵抗が増大し、特にＡｒ逆スパッタリン
グの場合にコンタクト抵抗が増大した。但し、Ａｒ逆ス
パッタリング／１３ｎｍの場合は、コンタクトホール径
０．４μｍの場合の異常な高抵抗化は見られなくなる。
０．２８μｍの場合、ＮＦ3 を用いたプラズマエッチン
グのみ、コンタクトホール径０．４μｍの場合（図５参
照）と同等の低いコンタクト抵抗が得られた。それ以外
の前処理方法の場合には、コンタクトホール径０．４μ
ｍの場合よりも抵抗が増大し、特にＡｒ逆スパッタリン
グの場合にコンタクト抵抗が増大した。但し、Ａｒ逆ス
パッタリング／１３ｎｍの場合は、コンタクトホール径
０．４μｍの場合の異常な高抵抗化は見られなくなる。
【００６１】図７に示すように、コンタクトホール径が
０．２６μｍの場合、Ａｒ逆スパッタリングまたはウェ
ットエッチングによれば、０．２８μｍの場合（図６参
照）と比較して、コンタクト抵抗がさらに増加する。そ
れに対し、ＮＦ3 を用いたプラズマエッチングによれ
ば、コンタクト抵抗の増加はわずかである。
０．２６μｍの場合、Ａｒ逆スパッタリングまたはウェ
ットエッチングによれば、０．２８μｍの場合（図６参
照）と比較して、コンタクト抵抗がさらに増加する。そ
れに対し、ＮＦ3 を用いたプラズマエッチングによれ
ば、コンタクト抵抗の増加はわずかである。
【００６２】図８に示すように、コンタクトホール径を
０．２４μｍとした場合、Ａｒ逆スパッタリングによれ
ば、０．２６μｍの場合（図７参照）と比較して、コン
タクト抵抗が明らかに増大する。ウェットエッチングの
場合にも、コンタクト抵抗の増加がみられるが、ＮＦ3
を用いたプラズマエッチングによれば、コンタクト抵抗
の変化を最も小さくすることができる。
０．２４μｍとした場合、Ａｒ逆スパッタリングによれ
ば、０．２６μｍの場合（図７参照）と比較して、コン
タクト抵抗が明らかに増大する。ウェットエッチングの
場合にも、コンタクト抵抗の増加がみられるが、ＮＦ3
を用いたプラズマエッチングによれば、コンタクト抵抗
の変化を最も小さくすることができる。
【００６３】（実施形態５）図９は、ＮＦ3 を用いたプ
ラズマエッチングにより配線形成の前処理を行い、エッ
チング量を変化させたときのコンタクト抵抗の変化を示
す。ＮＦ3 濃度は６％とした。コンタクトはシリコン上
に形成した。参考のため、Ａｒ逆スパッタリング／７ｎ
ｍの場合のコンタクト抵抗も示した。図９に示すよう
に、ＮＦ3 を用いたプラズマエッチングによれば、エッ
チング量が１ｎｍの場合と３ｎｍの場合のいずれも、Ａ
ｒ逆スパッタリングの場合よりもコンタクト抵抗が低減
される。
ラズマエッチングにより配線形成の前処理を行い、エッ
チング量を変化させたときのコンタクト抵抗の変化を示
す。ＮＦ3 濃度は６％とした。コンタクトはシリコン上
に形成した。参考のため、Ａｒ逆スパッタリング／７ｎ
ｍの場合のコンタクト抵抗も示した。図９に示すよう
に、ＮＦ3 を用いたプラズマエッチングによれば、エッ
チング量が１ｎｍの場合と３ｎｍの場合のいずれも、Ａ
ｒ逆スパッタリングの場合よりもコンタクト抵抗が低減
される。
【００６４】Ａｒ逆スパッタリングの逆スパッタリング
量を７ｎｍよりも少なくすると、自然酸化膜が残留して
コンタクト抵抗はさらに増大する。したがって、逆スパ
ッタリング量は低減できない。それに対して、ＮＦ3 を
用いたプラズマエッチングのエッチング量は、Ａｒ逆ス
パッタリングの逆スパッタリング量よりも少なくできる
ため、自然酸化膜の下地の基板あるいは導電体層のダメ
ージを少なくすることができる。
量を７ｎｍよりも少なくすると、自然酸化膜が残留して
コンタクト抵抗はさらに増大する。したがって、逆スパ
ッタリング量は低減できない。それに対して、ＮＦ3 を
用いたプラズマエッチングのエッチング量は、Ａｒ逆ス
パッタリングの逆スパッタリング量よりも少なくできる
ため、自然酸化膜の下地の基板あるいは導電体層のダメ
ージを少なくすることができる。
【００６５】（実施形態６）図１０は、ＮＦ3 を用いた
プラズマエッチングにより配線形成の前処理を行い、Ｎ
Ｆ3 濃度を変化させたときのコンタクト抵抗の変化を示
す。コンタクトはコバルトシリサイド（ＣｏＳｉx ）上
に形成した。図１０において、ＮＦ3 １０％のときのプ
ロットはＮＦ3 ８％のときのプロットとほぼ一致し、重
なっている。
プラズマエッチングにより配線形成の前処理を行い、Ｎ
Ｆ3 濃度を変化させたときのコンタクト抵抗の変化を示
す。コンタクトはコバルトシリサイド（ＣｏＳｉx ）上
に形成した。図１０において、ＮＦ3 １０％のときのプ
ロットはＮＦ3 ８％のときのプロットとほぼ一致し、重
なっている。
【００６６】図１０に示すように、ＮＦ3 濃度を２％、
６％、８％および１０％としたとき、いずれも十分に低
いコンタクト抵抗が得られる。ＮＦ3 濃度が１０％を超
えると、エッチング速度が高くなりすぎて、エッチング
量の制御が困難となる。一方、ＮＦ3 濃度の下限につい
ては２％に限定されず、ＮＦ3 濃度をさらに下げた場合
にも、同様にコンタクトの低抵抗化が可能であると予想
される。但し、ＮＦ3濃度を０％とすると、エッチング
速度は著しく低下する。
６％、８％および１０％としたとき、いずれも十分に低
いコンタクト抵抗が得られる。ＮＦ3 濃度が１０％を超
えると、エッチング速度が高くなりすぎて、エッチング
量の制御が困難となる。一方、ＮＦ3 濃度の下限につい
ては２％に限定されず、ＮＦ3 濃度をさらに下げた場合
にも、同様にコンタクトの低抵抗化が可能であると予想
される。但し、ＮＦ3濃度を０％とすると、エッチング
速度は著しく低下する。
【００６７】（実施形態７）配線形成の前処理としての
ＮＦ3 を用いたプラズマエッチングには、実施形態１に
示したＩＣＰ型エッチング装置（図１参照）以外のプラ
ズマエッチング装置を用いることも可能である。例え
ば、平行平板型プラズマエッチング装置、ＥＣＲプラズ
マエッチング装置、あるいはＨＤＰエッチング装置を用
いることもできる。
ＮＦ3 を用いたプラズマエッチングには、実施形態１に
示したＩＣＰ型エッチング装置（図１参照）以外のプラ
ズマエッチング装置を用いることも可能である。例え
ば、平行平板型プラズマエッチング装置、ＥＣＲプラズ
マエッチング装置、あるいはＨＤＰエッチング装置を用
いることもできる。
【００６８】図１１は、平行平板型プラズマエッチング
装置の概略図である。図１１に示すエッチング装置２１
において、上部電極２２と下部電極２３は反応室２４内
に平行に配置される。一方の電極に高周波電力２５を印
加して電極２２、２３間にプラズマを発生させる。基板
２６は下部電極２３上に載置され、プラズマ中のイオン
が基板２６に垂直に入射する。エッチングガスはガス導
入部２７から反応室２４に導入され、排気部２８から排
気される。
装置の概略図である。図１１に示すエッチング装置２１
において、上部電極２２と下部電極２３は反応室２４内
に平行に配置される。一方の電極に高周波電力２５を印
加して電極２２、２３間にプラズマを発生させる。基板
２６は下部電極２３上に載置され、プラズマ中のイオン
が基板２６に垂直に入射する。エッチングガスはガス導
入部２７から反応室２４に導入され、排気部２８から排
気される。
【００６９】図１２は、ＥＣＲプラズマエッチング装置
の概略図である。図１２のエッチング装置３１において
は、マグネトロン３２で発生したマイクロ波が導波管３
３、石英ベルジャー３４を介してステージ３５上の基板
３６に到達する。石英ベルジャー３４の周囲にコイル３
７が設けられている。基板３６はステージ３５に設けら
れた静電チャック、あるいはクランプ３８により固定さ
れる。ステージ３５は高周波電源３９に接続されてい
る。図示しないが、ステージ３５には温度制御用の冷媒
が循環する。
の概略図である。図１２のエッチング装置３１において
は、マグネトロン３２で発生したマイクロ波が導波管３
３、石英ベルジャー３４を介してステージ３５上の基板
３６に到達する。石英ベルジャー３４の周囲にコイル３
７が設けられている。基板３６はステージ３５に設けら
れた静電チャック、あるいはクランプ３８により固定さ
れる。ステージ３５は高周波電源３９に接続されてい
る。図示しないが、ステージ３５には温度制御用の冷媒
が循環する。
【００７０】図１３は、ＨＤＰエッチング装置の概略図
である。図１３に示すエッチング装置４１においては、
反応室４２にガス導入部４３ａ、４３ｂが設けられてお
り、反応室４２の上方および側方からガスが導入され
る。反応室４２の上部にはトップコイル４４ａが形成さ
れ、外周部にはサイドコイル４４ｂが形成されている。
トップコイル４４ａとサイドコイル４４ｂは別々に制御
される。反応室４２内のステージ４５上に基板４６が載
置される。ステージ４５には静電チャックが一体化され
ている。ステージ４５は高周波電源４７に接続されてい
る。反応室４２はポンプ４８によって排気される。
である。図１３に示すエッチング装置４１においては、
反応室４２にガス導入部４３ａ、４３ｂが設けられてお
り、反応室４２の上方および側方からガスが導入され
る。反応室４２の上部にはトップコイル４４ａが形成さ
れ、外周部にはサイドコイル４４ｂが形成されている。
トップコイル４４ａとサイドコイル４４ｂは別々に制御
される。反応室４２内のステージ４５上に基板４６が載
置される。ステージ４５には静電チャックが一体化され
ている。ステージ４５は高周波電源４７に接続されてい
る。反応室４２はポンプ４８によって排気される。
【００７１】図１３のエッチング装置４１を用いて配線
形成の前処理を行う場合、エッチング条件は例えばＮＦ
3 流量３ｓｃｃｍ、Ｈｅガス流量４７ｓｃｃｍ、ＲＦパ
ワー（１）１００Ｗ、ＲＦパワー（２）１００Ｗ、圧力
４．５〜８ｍＴｏｒｒ（≒０．６〜１．０７Ｐａ）とす
る。ここで、ＲＦパワー（１）はトップコイル４４ａに
印加する出力であり、ＲＦパワー（２）はサイドコイル
４４ｂに印加する出力である。以上の図１１〜図１３に
示す装置や、それ以外のプラズマエッチング装置を用い
ても、配線形成の前処理を行うことができる。
形成の前処理を行う場合、エッチング条件は例えばＮＦ
3 流量３ｓｃｃｍ、Ｈｅガス流量４７ｓｃｃｍ、ＲＦパ
ワー（１）１００Ｗ、ＲＦパワー（２）１００Ｗ、圧力
４．５〜８ｍＴｏｒｒ（≒０．６〜１．０７Ｐａ）とす
る。ここで、ＲＦパワー（１）はトップコイル４４ａに
印加する出力であり、ＲＦパワー（２）はサイドコイル
４４ｂに印加する出力である。以上の図１１〜図１３に
示す装置や、それ以外のプラズマエッチング装置を用い
ても、配線形成の前処理を行うことができる。
【００７２】上記の本発明の実施形態の半導体装置の製
造方法によれば、アスペクト比の高いコンタクトホール
のコンタクト抵抗およびそのばらつきを低減できる。本
発明の半導体装置の製造方法の実施形態は、上記の説明
に限定されない。例えば、コンタクトホール側壁への堆
積等の問題が起こらない範囲で、ＮＦ3 を他のフッ素化
合物ガスに変更することもできる。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。
造方法によれば、アスペクト比の高いコンタクトホール
のコンタクト抵抗およびそのばらつきを低減できる。本
発明の半導体装置の製造方法の実施形態は、上記の説明
に限定されない。例えば、コンタクトホール側壁への堆
積等の問題が起こらない範囲で、ＮＦ3 を他のフッ素化
合物ガスに変更することもできる。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。
【００７３】
【発明の効果】本発明の半導体装置の製造方法によれ
ば、コンタクトホールの形状変化を防止でき、低抵抗か
つ抵抗のばらつきの少ないコンタクト部を形成すること
が可能となる。
ば、コンタクトホールの形状変化を防止でき、低抵抗か
つ抵抗のばらつきの少ないコンタクト部を形成すること
が可能となる。
【図１】図１は本発明の実施形態１に係る半導体装置の
製造方法に用いることができるＩＣＰ型エッチング装置
の概略図である。
製造方法に用いることができるＩＣＰ型エッチング装置
の概略図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｃ）は本発明の半導体装置の製
造方法の製造工程を示す断面図である。
造方法の製造工程を示す断面図である。
【図３】図３（ｄ）〜（ｆ）は本発明の半導体装置の製
造方法の製造工程を示す断面図であり、図２（ｃ）に続
く工程を表す。
造方法の製造工程を示す断面図であり、図２（ｃ）に続
く工程を表す。
【図４】図４（ｇ）〜（ｉ）は本発明の半導体装置の製
造方法の製造工程を示す断面図であり、図３（ｆ）に続
く工程を表す。
造方法の製造工程を示す断面図であり、図３（ｆ）に続
く工程を表す。
【図５】図５は本発明の実施形態４に係り、コンタクト
ホールのアスペクト比の増大に伴うコンタクト抵抗の変
化について、従来の製造方法による場合と、本発明の製
造方法による場合とを比較した図である。
ホールのアスペクト比の増大に伴うコンタクト抵抗の変
化について、従来の製造方法による場合と、本発明の製
造方法による場合とを比較した図である。
【図６】図６は本発明の実施形態４に係り、コンタクト
ホールのアスペクト比の増大に伴うコンタクト抵抗の変
化について、従来の製造方法による場合と、本発明の製
造方法による場合とを比較した図である。
ホールのアスペクト比の増大に伴うコンタクト抵抗の変
化について、従来の製造方法による場合と、本発明の製
造方法による場合とを比較した図である。
【図７】図７は本発明の実施形態４に係り、コンタクト
ホールのアスペクト比の増大に伴うコンタクト抵抗の変
化について、従来の製造方法による場合と、本発明の製
造方法による場合とを比較した図である。
ホールのアスペクト比の増大に伴うコンタクト抵抗の変
化について、従来の製造方法による場合と、本発明の製
造方法による場合とを比較した図である。
【図８】図８は本発明の実施形態４に係り、コンタクト
ホールのアスペクト比の増大に伴うコンタクト抵抗の変
化について、従来の製造方法による場合と、本発明の製
造方法による場合とを比較した図である。
ホールのアスペクト比の増大に伴うコンタクト抵抗の変
化について、従来の製造方法による場合と、本発明の製
造方法による場合とを比較した図である。
【図９】図９は本発明の実施形態５に係り、エッチング
量の変化に伴うコンタクト抵抗の変化を表す図である。
量の変化に伴うコンタクト抵抗の変化を表す図である。
【図１０】図１０は本発明の実施形態６に係り、ＮＦ3
濃度の変化に伴うコンタクト抵抗の変化を表す図であ
る。
濃度の変化に伴うコンタクト抵抗の変化を表す図であ
る。
【図１１】図１１は本発明の実施形態７に係り、本発明
の半導体装置の製造方法に用いることができる平行平板
型プラズマエッチング装置の概略図である。
の半導体装置の製造方法に用いることができる平行平板
型プラズマエッチング装置の概略図である。
【図１２】図１２は本発明の実施形態７に係り、本発明
の半導体装置の製造方法に用いることができるＥＣＲ型
プラズマエッチング装置の概略図である。
の半導体装置の製造方法に用いることができるＥＣＲ型
プラズマエッチング装置の概略図である。
【図１３】図１３は本発明の実施形態７に係り、本発明
の半導体装置の製造方法に用いることができるＨＤＰエ
ッチング装置の概略図である。
の半導体装置の製造方法に用いることができるＨＤＰエ
ッチング装置の概略図である。
【図１４】図１４（ａ）〜（ｃ）は従来の半導体装置の
製造方法の製造工程を示す断面図である。
製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図１５】図１５（ｄ）〜（ｆ）は従来の半導体装置の
製造方法の製造工程を示す断面図であり、図１４（ｃ）
に続く工程を表す。
製造方法の製造工程を示す断面図であり、図１４（ｃ）
に続く工程を表す。
【図１６】図１６（ｇ）〜（ｉ）は従来の半導体装置の
製造方法の製造工程を示す断面図であり、図１５（ｆ）
に続く工程を表す。
製造方法の製造工程を示す断面図であり、図１５（ｆ）
に続く工程を表す。
【図１７】図１７（ａ）および（ｂ）は従来の半導体装
置の製造方法において、配線形成の前処理としてウェッ
トエッチングを行った場合の問題を表す断面図である。
置の製造方法において、配線形成の前処理としてウェッ
トエッチングを行った場合の問題を表す断面図である。
【図１８】図１８（ａ）および（ｂ）は従来の半導体装
置の製造方法において、配線形成の前処理としてＡｒ逆
スパッタリングを行った場合の問題を表す断面図であ
る。
置の製造方法において、配線形成の前処理としてＡｒ逆
スパッタリングを行った場合の問題を表す断面図であ
る。
１、２１、３１、４１…エッチング装置、２、２４、４
２…反応室、３、２７…ガス導入部、４、２６、３６、
４５…基板、５、２３…下部電極、６、２２…上部電
極、１１、５１…シリコン基板、１２、５２…層間絶縁
膜、１３、５３…レジスト、１４、５４…開口部、１
５、５５…自然酸化膜、１６、５６…バリアメタル層、
１７、５７…プラグ、１７ａ、５７ａ…プラグ金属層、
１８、５８…配線、１８ａ、５８ａ…配線金属層、２
５、３９、４６…高周波電源、２８…排気部、３２…マ
グネトロン、３３…導波管、３４…石英ベルジャー、３
５、４４…ステージ、３７…コイル、３８…クランプ、
４３ａ、４３ｂ…ガス導入部、４４ａ…トップコイル、
４４ｂ…サイドコイル、４７…ポンプ、５９…空隙、６
０…コンタクト部。
２…反応室、３、２７…ガス導入部、４、２６、３６、
４５…基板、５、２３…下部電極、６、２２…上部電
極、１１、５１…シリコン基板、１２、５２…層間絶縁
膜、１３、５３…レジスト、１４、５４…開口部、１
５、５５…自然酸化膜、１６、５６…バリアメタル層、
１７、５７…プラグ、１７ａ、５７ａ…プラグ金属層、
１８、５８…配線、１８ａ、５８ａ…配線金属層、２
５、３９、４６…高周波電源、２８…排気部、３２…マ
グネトロン、３３…導波管、３４…石英ベルジャー、３
５、４４…ステージ、３７…コイル、３８…クランプ、
４３ａ、４３ｂ…ガス導入部、４４ａ…トップコイル、
４４ｂ…サイドコイル、４７…ポンプ、５９…空隙、６
０…コンタクト部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M104 AA01 CC01 DD23 FF22 HH15 5F004 AA13 BA04 BA12 BA14 BA20 CA02 DA00 DA17 DA22 DA30 DB03 EB02 5F033 HH08 HH09 JJ19 KK01 KK08 KK09 KK18 KK19 KK21 KK25 KK27 KK28 KK32 KK33 KK34 NN06 NN07 PP06 PP15 QQ08 QQ09 QQ12 QQ15 QQ31 QQ37 QQ92 QQ94 QQ98 RR04 WW04 WW05 XX09
Claims (27)
- 【請求項１】基板に形成された導電体層上に、絶縁層を
形成する工程と、 前記導電体層に達する開口部を前記絶縁層に形成する工
程と、 前記開口部底部の前記導電体層表面に形成される自然酸
化膜を、プラズマエッチングにより除去する工程とを有
する半導体装置の製造方法であって、 前記プラズマエッチングは、フッ素化合物ガスを所定濃
度で含むエッチングガスを用いて所定圧力で行われ、 前記所定濃度および前記所定圧力は、前記自然酸化膜の
エッチング量が制御可能となる範囲で設定される半導体
装置の製造方法。 - 【請求項２】前記フッ素化合物ガスは三フッ化窒素（Ｎ
Ｆ3 ）ガスを含む請求項１記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項３】前記ＮＦ3 ガスの前記所定濃度の上限は、
ほぼ１０％である請求項２記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項４】前記エッチングガスはヘリウム（Ｈｅ）ガ
スを含む請求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】前記所定圧力はほぼ１０ｍＴｏｒｒ（≒
１．３３Ｐａ）以下である請求項１記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項６】前記エッチング量は熱酸化膜換算でほぼ
０．５〜１０ｎｍである請求項１記載の半導体装置の製
造方法。 - 【請求項７】前記プラズマエッチングの後、前記基板を
移動させずに、少なくとも前記開口部内に配線を形成す
る工程をさらに有する請求項１記載の半導体装置の製造
方法。 - 【請求項８】前記プラズマエッチングは、高周波誘導磁
場により生じる誘導電界によって加速された電子を用い
てプラズマを発生させる誘導結合プラズマ（ＩＣＰ；ｉ
ｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍ
ａ）エッチングである請求項１記載の半導体装置の製造
方法。 - 【請求項９】前記プラズマエッチングは、対向するよう
に平行に配置された２つの電極の一方に高周波を印加
し、他方を接地して、前記２つの電極間にプラズマを発
生させる平行平板型エッチングである請求項１記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項１０】前記プラズマエッチングは、電子サイク
ロトロン共鳴（ＥＣＲ；ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｃｙｃｌｏ
ｔｒｏｎ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）を利用したＥＣＲエッ
チングである請求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１１】前記プラズマエッチングは、反応室の上
部および側面から磁界を形成して、プラズマを発生させ
る高密度プラズマ（ＨＤＰ；ｈｉｇｈ ｄｅｎｓｉｔｙ
ｐｌａｓｍａ）エッチングである請求項１記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項１２】前記導電体層はシリコン（Ｓｉ）層であ
る請求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１３】前記導電体層は高融点金属シリサイド層
である請求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１４】前記高融点金属シリサイド層はコバルト
シリサイド（ＣｏＳｉx ）層である請求項１３記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項１５】前記高融点金属シリサイド層はチタンシ
リサイド（ＴｉＳｉx ）層である請求項１３記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項１６】前記高融点金属シリサイド層はタングス
テンシリサイド（ＷＳｉx ）層である請求項１３記載の
半導体装置の製造方法。 - 【請求項１７】前記導電体層は高融点金属層である請求
項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１８】前記高融点金属層はチタン（Ｔｉ）層で
ある請求項１７記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１９】前記高融点金属層はタングステン（Ｗ）
層である請求項１７記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項２０】前記高融点金属層はタンタル（Ｔａ）層
である請求項１７記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項２１】前記導電体層は高融点金属窒化物からな
る層である請求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項２２】前記高融点金属窒化物は窒化チタン（Ｔ
ｉＮ）である請求項２１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項２３】前記高融点金属窒化物は窒化タングステ
ン（ＷＮ）である請求項２１記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項２４】前記高融点金属窒化物は窒化タンタル
（ＴａＮ）である請求項２１記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項２５】前記導電体層はアルミニウム（Ａｌ）層
である請求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項２６】前記導電体層はＡｌ合金層である請求項
１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項２７】前記Ａｌ合金層はＡｌＣｕ層である請求
項２６記載の半導体装置の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP2000326136A JP4910231B2 (ja) | 2000-10-25 | 2000-10-25 | 半導体装置の製造方法 |
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| KR1020010065595A KR100838502B1 (ko) | 2000-10-25 | 2001-10-24 | 반도체 장치의 제조 방법 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000326136A JP4910231B2 (ja) | 2000-10-25 | 2000-10-25 | 半導体装置の製造方法 |
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|---|---|
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| KR (1) | KR100838502B1 (ja) |
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| JP2007129261A (ja) * | 2002-09-11 | 2007-05-24 | Toshiba Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
| WO2021229898A1 (ja) * | 2020-05-11 | 2021-11-18 | 信越半導体株式会社 | 半導体基板のドライエッチング方法及びシリコン酸化膜のドライエッチング方法 |
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|---|---|---|---|---|
| US20020198343A1 (en) * | 2000-03-14 | 2002-12-26 | Willis Carl Lesley | Uniform initiation of anionic polymerization using organo-substituted alkali metal initiators |
| JP3775354B2 (ja) * | 2002-06-20 | 2006-05-17 | 松下電器産業株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
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| KR100459717B1 (ko) * | 2002-08-23 | 2004-12-03 | 삼성전자주식회사 | 반도체 소자의 금속 콘택 형성 방법 |
| US20070048980A1 (en) * | 2005-08-24 | 2007-03-01 | International Business Machines Corporation | Method for post-rie passivation of semiconductor surfaces for epitaxial growth |
| US8264086B2 (en) * | 2005-12-05 | 2012-09-11 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Via structure with improved reliability |
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| GB2558145B (en) * | 2015-10-16 | 2021-07-14 | Ford Global Tech Llc | System and method for pseudo-navigation assistance in a vehicle |
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