JPH01245524A - 半導体装置の製造方法及びその装置 - Google Patents

半導体装置の製造方法及びその装置

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JPH01245524A
JPH01245524A JP63073628A JP7362888A JPH01245524A JP H01245524 A JPH01245524 A JP H01245524A JP 63073628 A JP63073628 A JP 63073628A JP 7362888 A JP7362888 A JP 7362888A JP H01245524 A JPH01245524 A JP H01245524A
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silicon
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勝弥 奥村
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体装置の製造方法及びその装置に関し、
特に、中間半導体装置の表面に膜を形成する半導体装置
の製造方法及びその装置に関する。
（従来の技術） 第１の従来例とその問題点 減圧ＣＶＤ法によって基板上にポリシリコンを堆積する
には、その堆積に先立って、先ず下地としての例えば製
造途中の中間半導体装置の基板表面のポリシリコン層ま
たは不純物の拡散層を化学的に洗浄する。その後、その
基板は水洗されたり大気中に放置されたりし、それによ
って基板表面に自然酸化膜といわれるごく薄い酸化膜が
成長する。このような基板を、ＣｖＤによるポリシリコ
ン膜の堆積を行なうための反応管に挿入した際にもさら
にその酸化膜は成長する。この後、ＣＶＤ法を実行する
と、基板上の酸化膜上にポリシリコン膜が堆積する。こ
のため電気的な導通がとれなくなることがある。以上の
ことは基板がポリシリコンである場合に特に著しい。こ
れを防止するため、ＣＶＤ法の実施によって基板上にポ
リシリコン膜を堆積した後にイオン注入を行い酸化膜を
破壊して導通をとるいわゆるイオンミキシング法がある
。このイオンミキシング法には、高価なイオン注入装置
を使用しなければならず、且つイオンの照射により素子
へのダメージ付与が誘起されるという欠点がある。
また、ＣＶＤ法によって形成したポリシリコン膜上にさ
らに窒化シリコン膜を堆積してフィールド酸化時のマス
クとして使用することがある。而して、上記のポリシリ
コン膜上にも酸化膜が形成される。この酸化膜がポリシ
リコン膜と窒化シリコン膜との界面に介在すると、異常
酸化が発生することも少なくない。
第２の従来例とその問題点 シリコン基板に砒素やホウ素等の不純物を拡散させるに
際し、これらの不純物を含んだポリシリコンまたはシリ
コン酸化物等の拡散源をシリコン基板の上に堆積させる
ことによりその不純物を基板の内部に拡散させる方法が
ある。この方法において、上記拡散源とシリコン基板と
の界面に前述のシリコン酸化物層が介在すると、そのシ
リコン酸化物層が拡散バリアとして機能し、不純物のシ
リコン基板への拡散が抑制されてしまう。
前述の拡散源をシリコン基板に堆積するに先立ち、その
シリコン基板を洗浄処理した後に大気にさらすと、その
シリコン基板の表面にごくうすい酸化膜が形成されてし
まうことは前述のとおりである。その酸化膜の存在によ
り、シリコン基板上に不純物が拡散されにくくなる。
第３の従来例とその問題点 アルミニウムを用いた多層配線を行なうには、第１層目
のアルミニウム配線上を被覆する層間絶縁膜に接続孔を
もうけ、その絶縁膜上に第２層目のアルミニウム配線を
堆積する。而して、第１層目のＡＩ配線の表面のうち接
続孔を介して大気に晒されている部分が酸化してアルミ
ナ層となっていることが多い。この酸化物（アルミナ）
に起因して導通歩留りが低下するのが避けられない。こ
れをさけるため、第２層目のＡＩ配線を堆積する直前に
、アルゴンイオンを用いたスパッタエツチング法でその
酸化物（アルミナ）を除去し、大気にさらすことなく第
２層目のＡＩ配線用のアルミニウム膜を堆積する方法が
採られている。しかしながら、この方法には、アルゴン
のイオンビームで半導体基板を照射するという手段を用
いるため、ゲート破壊などのダメージを誘起してしまう
という欠点がある。
第４の従来例とその問題点 ＷＦ　６とＨ２ガスを用いてシリコン上にのみ選択的に
Ｗを堆積させる選択ＣＶＤ法がある。その選択ＣＶＤ法
を実施しようとするシリコンの表面にうすい酸化膜が形
成されていると、そのシリコンの表面にはＷは堆積しな
い。また、本来、Ｗは堆積しないはずの酸化膜の表面に
も、その表面が汚れているとＷが不均一ではあるものの
堆積する。
このために、選択ＣＶＤの再現性が乏しいという欠点が
あった。
（発明が解決しようとする課題） このように、従来技術には、中間半導体装置の表面に酸
化膜の影響を受けずに新たに別の膜を形成することが実
際上困難であり、これに着目してその酸化膜を除去しよ
うとすると中間半導体装置がダメージを受けるという難
点があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的は、
中間半導体装置表面の酸化膜をその装置にダメージを与
えることなく除去して、その状態においてその表面に膜
を形成することのできる半導体装置の製造方法及びその
装置を提供することにある。
〔発明の構成〕
（課題を解決するための手段） 本発明の半導体装置の製造方法は、下地としての中間半
導体装置表面の酸化膜を、ハロゲン化合物ガスと酸素ガ
スとの混合ガスの放電活性種によって、前記酸素ガスの
流量の前記混合ガスの流量に対する比と前記中間半導体
装置の温度とを制御することによりシリコンのエツチン
グ速度とシリコン酸化物のエツチング速度とを可及的に
近づけたエツチング条件下で、除去する工程と、前記酸
化膜を除去した前記中間半導体装置の表面を大気に晒す
ことなく前記表面にＪ漠を形成する工程と、を備えるも
のとして構成される。
さらに好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法は、
エツチング条件がシリコンのエツチング速度のシリコン
酸化物のエツチング速度に対するエツチング速度比が５
以下のものとして構成される。
そして、そのような比が５以下のエツチング条件は、例
えば、酸素ガスの流量の混合ガスの流量に対する比をＹ
（％）とし、中間半導体装置の温度をＴ　（℃）とした
ときに、 Ｙ≧−０，１３Ｔ＋１０６．３ なる式を満足させることによって得られるものとして本
発明の半導体装置の製造方法が構成される。
本発明の半導体装置の製造装置は、 下地としての中間半導体装置表面の酸化膜を、ハロゲン
化合物ガスと酸素ガスとの混合ガスの放電活性種によっ
て、前記酸素ガスの流量の前記混合ガスの流量に対する
比と前記中間半導体装置の温度とを制御することにより
シリコンのエツチング速度とシリコン酸化物のエツチン
グ速度との差を小さくしたエツチング条件下で、除去す
る手段と、前記酸化膜を除去した前記中間半導体装置の
表面を大気に晒すことなく前記表面に膜を形成する手段
と、を備えるものとして構成される。
（作　用） 酸素ガスとハロゲン化合物ガスの混合ガスの流量に対す
る酸素ガスの流量の比と、中間半導体装置の温度との両
方を制御するようにしたので、シリコンとシリコン酸化
物のそれぞれのエツチング速度を可及的に近づけたエツ
チング条件が形成される。このエツチング条件下におい
て、中間半導体装置表面の酸化膜は、混合ガスの放電活
性種によって、その半導体装置にダメージを与えること
なく、除去される。そして、その表面には膜が形成され
る。而して、酸化膜除去後の表面は大気に晒されること
がないので、酸化膜の存在しない状態で良好に膜が形成
される。
上記エツチング条件を、シリコンのエツチング速度のシ
リコン酸化物のエツチング速度に対するエツチング速度
比を５以下のものとすることにより、上記酸化膜の除去
は適正に行われる。
また、エツチング速度比が５以下のエツチング条件は、
酸素ガスの流量の混合ガスの流量に対する比をＹ（％）
とし、中間半導体装置の温度をＴ　（”Ｃ）としたとき
、 Ｙ≧−０，１３Ｔ＋１０６．３ なる式を満足させることによって得られる。
（実施例） 本発明の詳細な説明するに先立ち、本発明がなされるに
至った背景を説明する。
即ち、ダメージレスで、減圧雰囲気下で、下地膜の表面
酸化層を除去するには、放電プラズマによる活性種を輸
送してエツチングを行なう、いわゆるケミカルドライエ
ツチングが最適である。しかし、通常のケミカルドライ
エツチングでは、ある材料の酸化物のエツチング速度は
通常その材料自身のエツチング速度に比べて桁違いに小
さい。
例えば、シリコンのエツチング速度はシリコン酸化物の
それに比べ約３０倍である。そのため、この方法を用い
て表面酸化層を除去しようとすると、どうしても表面酸
化層の厚みにむらが存在する。
そのため、薄い部分では下地が大きくエツチングされて
しまい実用的でない。しかし、ケミカルドライエツチン
グ方式においても、材料とその酸化物とのエツチング速
度の比がかなり小さくなる条件が本発明者らによって見
出された。そこで、この方法を用いることで、下地表面
の酸化膜を有効に除去可能となった。
更に、表面の酸化層及びケミカルドライエツチング法で
除去される汚染層を除去した後に、酸化膜の再成長や再
度の表面汚染を防ぐために、減圧雰囲気を損なうことな
く連続して膜を堆積する装置を用いることで良質な膜を
形成することが可能となった。
本発明は、以上の観点に基づいてなされたものである。
以下に、本発明のいくつかの実施例について説明する。
第１実施例 本実施例は、シリコン又はポリシリコン下地表層の酸化
膜層を除去して、更に連続してポリシリコン、不純物を
含んだポリシリコン、シリコン窒化物、シリコン酸化物
を堆積する装置の例を示し、更にその装置を用いて半導
体装置製造工程に応用した例をいくつか記する。
まず、第１図に示すものは、本実施例における装置の概
要である。この装置は、以下のように機能し、使用され
るものとして構成される。即ち、堆積室としての石英チ
ューブ１０内に被堆積基板（シリコンウェーハ）１１を
挿入する。次に、排気ポンプ１２で石英チューブ１０を
減圧し、その石英チューブ１０内にＨｅガス源１０Ａと
Ｓ　１Ｈ４ガスｇｌＯＢからＨｅとＳ　ｉＨ４ガスを導
入する。次に、外部ヒーター１３によってチューブ１０
内のウェーハ１１を６００℃前後に加熱する。これによ
りウェーハ１１にポリシリコン膜か堆積させられる。以
上が減圧ＣＶＤ装置であるが、その装置に、プラズマ放
電室１４を連結する。
この放電室１４には、ＣＦ４ガス源１４Ａと０２ガス源
１４ＢからＣＦ　　ガスと０２ガスが導入管１７を介し
て導入できるようになっている。上記ガスを放電室１４
に導入した状態において、マイクロ波電源１５からの電
力を放電室１４に供給゛することにより、前述のガスの
プラズマ１６を発生させられる。
このような装置による本発明方法の実施について詳細に
説明する。
まず、ポリシリコンや拡散層が一部露出したシリコンウ
ェーハを、通常の化学薬液を用いた洗浄・水洗・乾燥工
程を経た後に石英チューブ１０内に挿入する。そして、
チューブ１０内を排気ポンプ１２により１０　”Ｔｏｒ
ｒ前後となるまで減圧しながらヒーター１３によって６
００℃まで昇温する。
この後、放電室１４を排気ポンプ１２で排気し、ＣＦ４
．０２ガスを、０゜／全ガス流量比約５０９６の条件で
略０　、　　Ｉ　Ｔｏｒｒの圧力になるように導入する
。そして、マイクロ波電源１５からのマイクロ波電力を
放電室１４に印加することによりプラズマを発生させる
。このプラズマからフッ素ガスの活性種Ｆ＊を堆積室１
０内に導く。このＦ本によるＳｉ、ｌ！：ＳｉＯ２のエ
ツチング速度の温度依存性は第２図に示される。即ち、
低温（室温〜１５０℃）では、ＳｉとＳｉＯ２のエツチ
ング速度の差が大きいが、４００℃以上になってくると
このエツチング速度の差が縮ってくる。このため、６０
０℃まで昇温されたシリコンウェーハに前述のＦ＊を照
射すると、露出していたポリシリコンや拡散層上に形成
されていたごく薄いシリコン酸化膜（５０〜１００人）
がエツチングされるのに充分な時間エツチングを行なっ
たとしても、シリコンやポリシリコンもこれと同程度し
かエツチングされないことから、エツチング速度の差は
ほぼ無視することができる。
本装置によれば、表面酸化膜層のエツチング後に、減圧
雰囲気を損なわずに連続して減圧ＣＶＤ法によりポリシ
リコンを堆積することが出来る。
しかも、本装置においては、Ａｓ、Ｂ、Ｐ等の不純物を
含んだガスを用いれば、不純物を含んだポリシリコンを
堆積することも可能であるし、又アンモニアを用いるこ
とでシリコン窒化膜の堆積も可能である。
第２実施例 次に、上記第１実施例における装置の一変形として、ポ
リシリコン又はシリコン窒化膜を堆積する減圧ＣＶＤ装
置において、表面処理室と膜堆積室とを分離して別々に
構成した場合の第２実施例を第３図に基づいて説明する
。
先に述べたのと同様の被堆積基板としてのつ工−ハがま
ずロード室３−１に導入される。その後、ロード室３−
１は真空排気され、次いでゲート弁３−２が開きウェー
ハ３−３は、第３図に示すように、洗浄室３−４に搬送
される。洗浄室３−４はυト気系３−９によって常に減
圧されている。この洗浄室３−４内で赤外線ヒーター３
−５により石英ガラス窓３−１７を通してウェーハー３
−３の温度は６００℃まで急速加熱される。その後、洗
浄室３−４と放電室３−６との間のバルブ３−７が開か
れる。それにより、ＣＦ４と０２の混合ガスが放電室３
−６に導かれ、ここでマイクロ波電源３−８より印加さ
れるマイクロ波電力により放電が励起される。この放電
によって生成された活性種は洗浄室３−４に導かれ、前
記第１実施例と同様にして、ウェーハ３−３の表面上の
シリコン酸化膜を除去する。その後、洗浄室３−４は再
び排気系３−９により排気、減圧される。この後、洗浄
室３−４と堆積室３−１０の間のゲート弁３−１１を開
き、ウェーハを堆積室３−１０へ送る。
この堆積室３−１０は排気系３−１９で排気されており
、そこでウェーハ３−１４は赤外線ヒーター３−１２に
より石英ガラス窓３−１８を通して約６００℃前後にま
で加熱、昇温される。そして、ガス導入系３−１３より
Ｓ　ＩＨ４とＨｅが導入され、減圧ＣＶＤ法により、ウ
ェーハ１３−１４上にポリシリコンが堆積される。
上述の動作によりポリシリコン堆積が完了し、ウェーハ
３−１４がゲート弁３−２０からアンロード室３−１６
に搬出された後に、そのガス導入系３−１５を開いて、
放電室３−６から活性種を堆積室３−１０に導くことに
より、堆積室３−１０の壁に付着したポリシリコンをも
有効に除去、洗浄することが可能である。
また、この第２実施例では、ウェーハ３−３゜３−１４
の加熱には赤外線ヒーター３−５．３−１２を用いたが
、他の加熱手段、例えば抵抗線加熱手段や誘導加熱手段
によっても、もちろん上記と同様の効果が得られる。
更に、上記第２実施例では、洗浄室３−４におけるエツ
チングは、高温条件下で行ったが、放電室３−６への導
入ガスであるＣＦ４と０２の比率を変えれば、上記した
場合よりは低い温度、例えば室温でも上記と同様の洗浄
が可能である。
第４図はそれを示すものである。即ち、同図は、室温条
件においてＣＦ４と０２の比率を変化させた時のポリシ
リコンとシリコン酸化膜のエツチング速度の変化を示す
ものである。ここに示すように、その比率を増加させる
と、ＳｉとＳ　ｔ　Ｏ２の両者のエツチング速度の差は
徐々に縮まってくる。
このようなガス条件を用いることにより、室温でもシリ
コン表面の酸化膜を有効に除去出来る。
上記第２実施例の表面処理においては、シリコンとシリ
コン酸化物のエツチング速度を近付けるという点が重要
な点である。本発明者らは、ハロゲンを含む化合物ガス
と酸素ガスと混合したガスで鋭意研究を重ねた結果、重
要なパラメーターはガス流量比と温度であることを知得
した。酸化膜厚やエツチングの均一性から判断して、シ
リコンとシリコン酸化物のエツチング速度比の実用的な
値は５以下であると判断される。これを満たす領域をま
とめて図示したものが第５図の斜線で示す領域である。
この領域を式であられすと、０２の全ガス流量比をＹ（
％）とし、温度をＴ　（℃）とすると、 Ｙ≧−〇、１３Ｔ＋１０６．３ となる。
次に、上記各実施例の半導体装置製造工程への応用例を
示す。
第６図は、下地シリコン拡散層６−１（同図ａ−１，ａ
−２）や不純物を含んだポリシリコン層６−２（同図ｂ
−１，ｂ−２）に直接不純物を含んだポリシリコンで導
通をとる場合の工程を概念的に示すものである。この様
な工程の実施に当っては、同図ａ−１，ｂ−１に示すよ
うに下地拡散層６−１又はポリシリコン６−２上にシリ
コン酸化膜等の絶縁層６−３が堆積される。その後、そ
れらの絶縁層６−３に導通ポリシリコンをつけるための
開孔６−４が設けられる。この様な状況においては、通
常、ポリシリコン６−２の表面又はシリコン拡散層６−
１の表面には薄い自然酸化膜層６−５が存在する。シリ
コンに不純物が含まれていると、この酸化膜６〜５の形
成は促進される傾向にある。上記酸化膜６−５の上にポ
リシリコンを堆積しても、電気的導通は確保されない。
しかるに、上記各実施例の装置を用いるとこの酸化膜６
−５を除去することができる。その除去後に連続して上
層のポリシリコン６−６を堆積出来、それにより良好な
電気的導通が確保される（同図ａ−２，ｂ−２）。
次に、上記各実施例のさらに異なる応用例を第７図に示
す。同図は、シリコン基板への不純物拡散工程に用いた
場合を示すものである。同図（ａ）に示すように、シリ
コン基板７−１上に　Ａｓ、Ｐ、Ｂ等の不純物を含んだ
シリコン酸化物７−２を堆積する。その後、熱処理によ
りシリコン酸化物７−２中の不純物をシリコン基板７−
１に拡散させる。上記の工程において、基板７−１の表
面に酸化膜７−３が残存していると、その部分での拡散
が阻害される（第７図ａ）。しかるに、上記第１実施例
の実施により、同図（ｂ）に示すように、シリコン基板
７−１中への不純物拡散を一様に行なうことが可能とな
る。
さらに、上記各実施例は、ここには図示しないが、シリ
コン窒化膜形成工程へも応用することができる。この工
程は、シリコン基板上にシリコン酸化膜、ポリシリコン
、シリコン窒化膜の順で堆積を行なう。次に、シリコン
窒化膜の所定パターンを形成し、これを選択酸化のマス
クとして使用する。それにより、フィールド領域を形成
するという工程である。この工程において、上記各実施
例を実施すれば、ポリシリコン上のシリコン酸化膜を除
去して、フィールド酸化の際の異常酸化を防止し、微細
なフィールド領域を形成することができる。
第３実施例 ロードロック機構を有するスパッタリング装置に前述の
洗浄手段をくみこんだ第３実施例を第８図に示す。
同図において、機密性がある洗浄室８−１に被堆積基板
であるシリコンウェーハ８−２がロード室８−３より搬
入される。そのウェー／へ８−２は、外部におかれた赤
外線ヒーター８−４により石英ガラス窓８−５を通して
加熱される。またこの洗浄室８−１は排気ポンプ８−６
により真空可能に構成されている。このような洗浄室８
−１には放電室８−７が連結されている。この放電室８
−７は第１実施例と同様に構成されたものである。この
ような洗浄室８−１に隣接して通常のスパッタリングが
行われる堆積室８−８が設けられている。
この堆積室８−８には、スパッタリングターゲット８−
９、該ターゲットに対向するシリコンウェーハ８−１０
、Ａｒガスを導入してターゲット８−９の表面側にプラ
ズマを発生させるための直流電源８−１１、さらに真空
にするための排気ポンプ８−１２がそれぞれ設けられて
いる。８−１３はマイクロ波電源、８−１５．８−１８
゜８−１９はゲート弁である。
次に、この様な装置を用いてアルミニウムの多層配線工
程を実施する場合、特に、第２層アルミニウムを形成す
る場合について、第９図を参照して説明する。
第９図は、ウェーハ９−０　（８−２）の断面概念図を
示すものである。同図において、第１層のＡ１配線９−
１が既に形成され、このＡｌ配線９−１上に層間絶縁層
９−２が堆積されている。その絶縁層９−２には、その
層９−２上に形成される第２層のＡＩ配線（図示せず）
と第１層のＡｌ配線９−１とを接続するための、接続孔
９−３が穿設されている。而して、第１のＡｌ配線９−
１の表面のうち接続孔９−３に晒された部分に酸化膜９
−４が形成されている。
このようなウェーハ９−０　（８−２）を、第８図に示
すように、ロード室８−３から洗浄室８−１へ入れる。
そして、洗浄室８−１及び放電室８−７を排気系８−６
により高真空に排気する。その後、ＣＩ　２、Ｎ　Ｆ　
３．０２の混合ガスを放電室８−７に導入し、０　、　
　Ｉ　Ｔｏｒｒ前後の圧力を保ち、マイクロ波電源８−
１３によりマイクロ波電力を印加する。それにより、放
電室８−７に放電が励起され、放電室８−７中に多くの
活性種が形成される。その活性種は、導入系８−１４を
通って洗浄室８−１の内部に導かれる。一方、洗浄室８
−１の内部では、ウェーハ８−２の表面は赤外線ヒータ
ー８−４により約４５０℃に加熱、昇温されている。こ
の様な高温では、ウェーハ８−２　（９−０）の第１層
のＡｌ配線９−１（第９図参照）の表面に形成されてい
る酸化膜（アルミナ層）９−４は、塩素（ＣＩ）又は弗
素（Ｆ）のラジカルを含む活性種により容易にエツチン
グ、除去される。又、このような高い温度では、その活
性種とＡＩ及びアルミナ層との反応速度はほぼ等しい。
そのため、薄い表面のアルミナ層９−４の除去に際して
も下地のＡｌ配線９−１はほとんど損傷を受けない。そ
のような洗浄工程が完了した後に、そのウェーハ８−２
をゲート弁８−１５を開いて堆積室８−８に搬入する。
その堆積室８−８内で第２層のＡｌ配線用のアルミニウ
ム膜をスパッタ堆積する。このようにして第２層のＡＩ
配線を形成すると、第１層と第２層のＡ１配線の導通歩
留りは９９．９９９９％と著しく向上したのが確認され
た。
第８図に示す装置では、洗浄室８−１と堆積室８−８と
を分離して設けたが、それらの室８−１゜８−８を同一
のチャンバー室として、洗浄と堆積を連続処理により行
なってもよい。即ち、その場合は、反応室（同一のチャ
ンバー室）にウエーノ＼が導かれると、反応室は真空に
排気され、同時にウェーハは加熱される。そして、放電
室８−７より活性種が反応室に導入され、第１層のＡｌ
配線９−１上のアルミナ層９−４が除去される。しかる
後に、もう−度反応室は高真空まで排気されてから、ア
ルゴン等のガスが導入され、ＤＣ放電に伴うスパッター
により第２層のＡ！配線のためのアルミ層が堆積される
。
第４実施例 ロードロック機構を有するコールドウオール型の減圧Ｃ
ＶＤ装置による、第４実施例を第１０図を用いて説明す
る。同図に示す装置の洗浄室１〇−１は、第８図の装置
の洗浄室８−１と同じように構成されている。その洗浄
室１０−１に隣接して、タングステンの選択ＣＶＤを実
行するための堆積室１０−２が設けられている。その堆
積室１０−２には、排気ポンプ１０−３、赤外ヒーター
１０−４、石英ガラス窓１０−５が設けられており、そ
の室１０−２にはＷＦ６とＨ２とが導入可能となってい
る。さらに、図中、１０−６は排気ポンプ、１０−８は
マイクロ波電源、１０−９は赤外ヒーター、１０−１０
は石英ガラス窓、１０−１１はロード室、１０−１２．
１０−１３はウェーハ、１０−１５〜１０−１７はゲー
ト弁をそれぞれ表わす。
次に、このような装置によるウェーハの処理について説
明する。まず、コンタクトホールが開孔されたシリコン
ウェーハを、通常の化学薬液を用いた洗浄、水洗、乾燥
工程を通した後洗浄室１０−１に搬入する。第８図の場
合と同様にして、洗浄室１０−１には放電室１０−７で
励起された活性種が導入される。それらの活性種により
、まず、コンタクトホールを有するものについてはその
ホールの底部において大気に露呈しているシリコン表面
上の薄いシリコン自然酸化膜は容易にエツチング除去さ
れる。これにより、シリコン表面は酸化膜のない清浄面
となっている。また、コンタクトホールを有しないもの
においては、シリコンの表面がシリコン酸化膜で被われ
且つそのシリコン酸化膜の表面はかなり汚染された状態
にある。その汚染の原因の主な物は真空ポンプオイルに
代表される有機物である。しかるに、上記ＣＦ４．０２
の混合ガスによる放電活性種は、これらの有機物をも効
果的にエツチング除去することが出来る。そして、その
混合ガスはさらにシリコン酸化膜表面もわずかにエツチ
ングする。これにより、シリコン表面のｌη染層は完全
に除去され、本来の清浄なシリコン酸化膜が露呈される
。
この様な状態で洗浄室１０−１は排気ポンプ１０−６で
排気され、ウェーハ１０−１２は堆積室１０−２へ搬送
される。堆積室１０−２は排気ポンプ１０−３であらか
じめ真空に保たれており、ウェーハ１０−１３の表面は
清浄なままである。
その堆積室１０−２にＷＦ６、Ｈ２ガスが導入されて通
常の条件でＷをコンタクトホール内に選択的に堆積させ
る。
上記プロセスにおいて、シリコン及びシリコン酸化膜の
表面はその本来の性質が発揮されるように清浄に保たれ
ており、表面状態に敏感なＷの選択堆積をすぐれた再現
性で実現することが出来る。
上記プロセスを実施するに際しても第８図の装置の変形
例の場合と同様に、１つの反応室で時系列に反応を行な
ってもかまわない。
さらに、また、エピタキシャル成長を行なう堆積装置に
、前述の様な放電室を併設し、堆積前に堆積面について
放電活性種によるドライクリーニングを５００〜６００
℃の比較的低温で施し、その後にエピタキシャル成長を
させてもよい。
第３．８．１０図の装置による処理例では、シリコン又
はアルミ表面の酸化層の除去を扱い、又酸化層除去のた
めのガスはＣＦ４、Ｎ　Ｆ　３、ＣＩ　２であった。し
かしながら、本発明の実施に当っては、下地材の表面の
酸化層を除去して上層との接合を改善したり、又上層の
膜の質を良くするためのものであれば他の物質、例えば
高融点メタルやそのシリコン化合物に適用可能であり、
酸化膜除去のためにはハロゲンを含む他の化合物ガス、
例えばＣＨＦ　　やＣＦＣｌ３等でもかまわない。
第５実施例 シリコン基板を洗浄し清浄なシリコン表面を露呈させた
としても、その後大気に露出させると、大気中に浮遊し
ているハイドロカーボンミストや硫酸・塩酸ミストまた
はオイルミストが清浄済のシリコンの表面に吸着して、
再汚染される。この不純物の吸着後に、さらにその不純
物上にゲート酸化膜のような薄い酸化膜を成長させよう
としても、良好な酸化膜が得られないことが発生する。
このような不純物吸着を逃れるために、前述の洗浄方法
を酸化装置に組みこんだ例を以下に説明する。
即ち、第１図に示す装置を用いる。そして、シリコン基
板を石英チューブ１０内に挿入し、減圧して前述の場合
と同様にしてシリコン基板を洗浄する。その後、酸化性
ガス、例えば０２またはＨ２Ｏを石英チューブ１０内に
導入し、シリコンを酸化させることによりシリコン酸化
膜を成長させる。このようにして成長させた膜は再現性
よく、耐圧の良好なゲート酸化膜として機能させ得るも
のである。
〔発明の効果〕
本発明によれば、酸素ガスとハロゲン化合物ガスの混合
ガスの流量に対する酸素ガスの流量の比と、中間半導体
装置の温度との両方を制御するようにしたので、シリコ
ンとシリコン酸化物のそれぞれのエツチング速度を可及
的に近づけたエツチング条件を容易に形成することがで
き、そのような条件下において中間半導体装置表面の酸
化膜を、その半導体装置にダメージを与えることなく除
去し、その状態で新たに膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の装置の第１実施例の全体構成図、第２
図はＣＦ４１０２混合ガスのマイクロ波放電プラズマに
よるシリコン（Ｓｔ）及びシリコン酸化膜（Ｓ　ｉＯ２
）のエツチング速度の温度依存性を示すグラフ、第３図
は本発明の装置の第２実施例の全体構成図、第４図はＣ
Ｆ４１０２ガスのマイクロ波放電プラズマによるＳｔ及
びＳｉＯのエツチング速度のガス流量比（０２／ＣＦ４
＋０２）依存性を示すグラフ、第５図は基板材料とその
酸化物とのエツチング速度の比率が５以下になるための
エツチング条件の領域を示すグラフ、第６図及び第７図
はそれぞれ上記各実施例の装置による半導体装置の製造
工程の一部を示す工程断面図、第８図は本発明の装置の
第３実施例全体構成図、第９図はその第３実施例の装置
による半導体装置の製造工程の一部を示す工程断面図、
第１０図は本発明の装置の第４実施例を示す全体構成図
である。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 鳥３図 エッチジグ速度（人／ｍｉｎ） ０２／ＣＦ４＋０２ｔ＋′スブ久量毘Ｃ％）馬４図 基板温度（”Ｃｌ 叶−２）　　　　　　　　　　　　　　　（ｂ−２３寓
６図 （０）　　　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）舅、７
図 罠８図 地９図 地１０図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、下地としての中間半導体装置表面の酸化膜を、ハロ
    ゲン化合物ガスと酸素ガスとの混合ガスの放電活性種に
    よって、前記酸素ガスの流量の前記混合ガスの流量に対
    する比と前記中間半導体装置の温度とを制御することに
    よりシリコンのエッチング速度とシリコン酸化物のエッ
    チング速度とを可及的に近づけたエッチング条件下で、
    除去する工程と、 前記酸化膜を除去した前記中間半導体装置の表面を大気
    に晒すことなく前記表面に膜を形成する工程と、 を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 ２、エッチング条件が、シリコンのエッチング速度のシ
    リコン酸化物のエッチング速度に対するエッチング速度
    比が５以下であることを特徴とする請求項１記載の半導
    体装置の製造方法。 ３、エッチング速度比が５以下のエッチング条件は、酸
    素ガスの流量の混合ガスの流量に対する比をＹ（％）と
    し、中間半導体装置の温度をＴ（℃）としたときに、 Ｙ≧−０．１３Ｔ＋１０６．３ なる式を満足させることによって得られるものであるこ
    とを特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方法。 ４、下地としての中間半導体装置表面の酸化膜を、ハロ
    ゲン化合物ガスと酸素ガスとの混合ガスの放電活性種に
    よって、前記酸素ガスの流量の前記混合ガスの流量に対
    する比と前記中間半導体装置の温度とを制御することに
    よりシリコンのエッチング速度とシリコン酸化物のエッ
    チング速度との差を小さくしたエッチング条件下で、除
    去する手段と、 前記酸化膜を除去した前記中間半導体装置の表面を大気
    に晒すことなく前記表面に膜を形成する手段と、 を備えることを特徴とする半導体装置の製造装置。
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