JPH0226025A - コンタクトホールの形成方法 - Google Patents

コンタクトホールの形成方法

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JPH0226025A
JPH0226025A JP17562088A JP17562088A JPH0226025A JP H0226025 A JPH0226025 A JP H0226025A JP 17562088 A JP17562088 A JP 17562088A JP 17562088 A JP17562088 A JP 17562088A JP H0226025 A JPH0226025 A JP H0226025A
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etching
damaged layer
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semiconductor substrate
ashing
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JP17562088A
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Toshiharu Kadokake
角掛 俊治
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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】 〔概 要〕 半導体装置のコンタクト窓成形方法、特に枚葉式プロセ
スによるコンタクト窓の形成方法に関し、製造コストの
低減、製造工数の減少、製造手番の短縮が図れるダメー
ジ除去方法を含むコンタクト窓の形成方法を提供するこ
とを目的とし、平行平板型プラズマエツチング装置を用
い、レジスト膜をマスクにしてプラズマ処理を行い、半
導体基板上の絶縁膜に該半導体基板面を表出するコンタ
クト窓を形成する工程、該エツチング装置内を酸素雰囲
気に切換えてプラズマ処理を行い、該レジスト膜をアッ
シング除去する工程、該エツチング装置内の酸素雰囲気
に弗化炭素ガスを添加し、且つ上記コンタクト窓の形成
及びレジスト膜のアッシングの際より低い高周波出力で
プラズマ処理を行い、該コンタクト窓内に表出する半導
体基板面のダメージ層をエツチング除去する工程を含ん
で構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置のコンタクト窓成形方法、特に枚葉
式プロセスによるコンタクト窓の形成方法に関する。
高集積化され各種パターンが微小化される半導体装置に
おいては、性能や製造歩留りを向上するために、高いパ
ターニング精度を有するエツチング技術が要望される。
現在上記要望に応えるエツチング手段として、リアクテ
ィブイオンエツチング(RIE)が主として用いられて
いる。
このRTE処理は、平行平板型の装置を用い、陰極とな
るターゲット電極上に被処理基板を置き、これに平行な
対向電極との間に高周波電力を印加して行われるエツチ
ング方法で、この際ターゲット電極表面上に形成される
陰極降下(陰極鞘)内の基板面に対して垂直方向の電界
に沿って活性ガスイオンが基板面に垂直に入射し、その
向きにエツチングが進行するために、サイドエツチング
を生ぜずに高いエツチング精度が得られる。
このRIE処理は多くは基板−枚毎の枚葉処理であるた
めに、処理効率を高めて実用性を得るのに高出力プラズ
マによる処理がなされ、そのために高エネルギーを持っ
た活性ガスイオンが基板面に注入されて、基板面に大き
なダメージを与えるという欠点を持っている。
また上記RIB処理に続く枚葉処理プロセスに、同一の
装置を用いた酸素(0□)プラズマ処理により上記RI
E処理のマスクに用いたレジストをアッシング(灰化)
除去する工程があるが、この工程においてもRIB処理
同様に高出力プラズマによる処理がなされるので、同様
基板面に大きなダメージを及ぼす。
以上により枚葉処理による半導体装置の製造プロセスに
おいては、基板面に及ぼされたダメージによる特性劣化
の問題が顕在化しており、ダメージを除去することが半
導体装置の性能及び歩留りを向上するための重要な要素
になっている。
そして、半導体装置の製造コスト及び製造手番を増大せ
しめないために、上記ダメージ除去を、時間及び工数を
かけずに容易に行う方法が要望されている。
〔従来の技術〕
枚葉処理による製造プロセスにおいては、半導体基板上
の絶縁膜にコンタクト窓を形成する際にも、前記RIE
処理が用いられ、該RIE処理に用いたレジストマスク
の除去にも前記アッシング処理が用いられる。
そのためコンタクト窓内に表出する基板面にエツチング
ガスのイオン及び酸素イオン等によって顕著なダメージ
層が形成され、その侭の状態でコンタクト窓上に配線を
形成した場合、前記ダメージ層の介在によって半導体基
板と配線とのコンタクト抵抗が異常に高くなるという問
題を生ずる。 そこで従来は第4図に示すように、コン
タクト窓開孔工程31において、レジストをマスクにし
たRIIl!処理によるコンタクト窓を開孔し、次いで
同一装置内における02プラズマ処理によるレジストア
ッシング工程32で前記レジストマスクを除去した後、
ウェット法によるダメージ除去工程33で弗酸(HF)
と硝酸(HNOff)との混液等によるウェットエツチ
ング処理によって上記ダメージ層の除去を行うことによ
り、基板と配線とのコンタクト抵抗を減少させ、これに
よってコンタクト抵抗の増大に起因する半導体装置の性
能劣化の防止がなされていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし上記ウェットエツチング処理によってダメージ層
を除去する工程33を含む従来のコンタクト窓形成方法
においては、該ダメージ除去工程3?において、一定の
エツチングレートを保つために薬品の使用回数に制限を
生じてその消費量が増大し、且つ基板の並べ替え等工程
が複雑になるために、製造コスト、製造工数及び製造手
番の増大を招くという問題があった。
そこで本発明は、製造コストの低減、製造工数の減少、
製造手番の短縮が図れるダメージ除去方法を含むコンタ
クト窓の形成方法を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題は、平行平板型プラズマエツチング装置を用い
、レジスト膜をマスクにしてプラズマ処理を行い、半導
体基板上の絶縁膜に該半導体基板面を表出するコンタク
ト窓を形成する工程、該エツチング装置内を酸素雰囲気
に切換えてプラズマ処理を行い、該レジスト膜をアッシ
ング除去する工程、該エツチング装置内の酸素雰囲気に
弗化炭素ガスを添加し、且つ上記コンタクト窓の形成及
びレジスト膜のアッシングの際より低い高周波出力でプ
ラズマ処理を行い、該コンタクト窓内に表出する半導体
基板面のダメージ層をエツチング除去する工程を含む本
発明によるコンタクトホールの形成方法によって解決さ
れる。
〔作 用〕
即ち本発明の方法においては、エツチングガスによるコ
ンタクト窓開孔のRIB処理を終わり、Otガスによる
レジストマスクのアッシング除去処理を終わった後、同
一装置内で0□ガスに少量の弗化炭素を混入することに
よって該Ozガスにシリコンのエツチング性を付与し、
RIE処理及びアッシング処理の場合の172以下程度
の低い高周波出力による前記弗化炭素を10〜20%程
度含むOtガスのプラズマ処理を行って、コンタクト窓
内に表出する半導体基板面のダメージ層をエツチング除
去する。
少量の弗化炭素を含むO!ガスによるRIE処理におい
ては、コンタクト窓内に表出する基板面に付着或いは叩
き込まれた有機系の汚染物質は酸素イオン或いは酸素ラ
ジカルによって灰化除去され、表出した清浄な半導体面
が弗素イオン及び弗素ラジカルによってエツチングされ
てダメージ層が完全に除去されていく。そして高周波出
力を低い値に設定することによって、エツチングレート
は低く維持されるので著しくオーバエツチングを生ずる
ことがなく、且つ該ダメージ層除去のためのRIE処理
によって新たに生ずるダメージの量は極めて少なくなる
従って本発明によれば、R11!処理によるコンタクト
窓の開孔、0!プラズマによるレジストマスクのアッシ
ング除去、及び02に弗化炭素を少量添加したガスを用
いたRIE処理によるダメージ層の除去を、同一の平行
平板型のエツチング装置内で、被処理半導体基板を同一
場所に固定した侭の状態で、引き続いて行うことができ
るので、ダメージ層除去のために生ずる手間は殆ど皆無
に等しくなり、且つ薬品も不用になる。
〔実施例〕
以下本発明を、図示実施例により具体的に説明する。
第1図(a)〜(G)は本発明に係る一実施例の工程断
面図、第2図はRIB装置の模式図、第3図はダメージ
層除去の際の(0,+CFa)プラズマ処理時間とコン
タクト抵抗の関係を示す図である。
本発明の方法により例えばMO3半導体装置のコンタク
ト窓を形成するに際しては、第1図(a)に示すように
、フィールド酸化膜2及びその下部のp型チャネルスト
ッパ3によって画定されたp型シリコン(Si)基板1
面の素子領域4上にゲート酸化膜5を介してポリSi等
よりなるゲート電極6を形成し、該素子領域4の基板内
にゲート電極の側面に整合してn゛型ソース領域7及び
n゛型ドレイン領域8を形成してなる被処理基板のシリ
コン表出面に不純物ブロック用酸化膜9を形成し、次い
でCVD法により該基板上に例えばPSGからなる厚さ
5000〜6000人程度の眉間絶縁膜10を形成した
後、通常のフォトプロセスにより上記層間絶縁膜10上
にソース及び、ドレイン領域7及び8に対するコンタク
ト窓に対応する開孔11及び12を有するレジストマス
ク層13を形成する。
次いで上記被処理基ffi、51を従来通り第2図に示
すリアクティブイオンエツチング(RIB)装置52の
ターゲット電極53上に搭載し、ガス導入口54から所
定流量の例えば3弗化メタン(CHFa)ガスを流入し
、真空排気口55から所定の排気を行ってエツチング装
置52内のガス圧を0.1〜l Torr程度に保った
状態で、ターゲット電極53と対向電8i56との間に
l〜2W/am”程度の出力密度を有する高周波出力を
印加し、第1図(blに示すようにレジストマスク層1
3の開孔11及び12を介し、眉間絶縁膜10及びその
下部の不純物ブロック用酸化膜9のRIE処理を行って
、該眉間絶縁膜10及び不純物ブロック用酸化膜9にソ
ース領域7及びドレイン領域′8を表出するコンタクト
窓工4及び15を開孔する。ここでコンタクト窓14及
び15内に表出するソース領域7及びドレイン領域8の
表面には、例えば数10人程度の深さのダメージ層16
が形成される。
なお、第2図において、57は高周波発振器、58は接
地点、59はコンデンサを示す。
次いで前記被処理基板51をターゲット電極53上に搭
載した侭、第2図のRI[!装置52内を02で置換し
、該08雰囲気の圧力をI Torr程度に維持した状
態で、電極53.56間に2〜2,5 W/cm”程度
の出力密度を有する高周波出力を印加し、第1図(C1
に示すように、該02プラズマによってレジストマスク
層13をアッシング除去する。この際、前記ダメージ層
16は100人程程度深さに拡大する。
次いでRIE装置内の0□雰囲気に約20%程度の4弗
化炭素(CF4)を添加しくこの際装置内のガス圧は1
.2 Torr程度になる)、前記コンタクト窓開孔の
際の172程度、例えば1〜2W/am”程度の出力密
度を有する高周波出力を20〜60秒程度印加し、励起
された酸素及び弗素のイオン及びラジカルによって、第
1図(dlに示すように、コンタクト窓14.15内に
表出するダメージ層16をエツチング除去する。
この際、エツチングガスが02を主体としているため、
絶縁膜のエツチング量は極めて微量である。
またダメージ層16を除去した部分に凹部17が形成さ
れるが、高々100程度度であるので素子の性能に影響
を及ぼすことはない。
ついで通常の工程により、第1図(e)に示すように、
コンタクト窓14及び15上にアルミニウム(AI)若
しくはA1合金等よりなるソース配線18及びドレイン
配線19を形成し、以後図示しない被覆絶縁膜の形成等
がなさて本発明の方法を用いたMO3型半導体装置が完
成する。
第3図はダメージ層除去に従来のウェットエツチング法
を用いて1.5にΩ程度のコンタクト抵抗が得られる試
料に付いて、上記(Ox +CF4)プラズマ処理の時
間とコンタクト抵抗の関係を示した図で、この図の曲線
Cから本実施例の場合約20秒程度でダメージ層の除去
は完了し、それ以後コンタクト抵抗が一定の値になるこ
とがわかる。またその際のコンタクト抵抗は500〜8
00Ω程度になり、従来方法による1、5にΩに比べて
大幅に減少した値になる。
〔発明の効果〕
以上説明のように本発明の方法によれば、コンタクト窓
の開孔及び、レジストマスク除去に際してコンタクト窓
内に表出する半導体基板面に形成されるダメージ層の除
去を、同一のR1ε処理装置内のターゲット電極上に被
処理基板を固定した侭の状態で連続して行うことができ
るので、ダメージ層除去のために生ずる手間は殆ど皆無
に等しくなり、且つ薬品も不用になる。またコンタクト
抵抗も従来に比べて大幅に減少できる。
従って本発明は半導体装置の製造コストの低減、製造工
数の減少、製造手番の短縮及び性能向上に極めて有効で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(e)は本発明に係る一実施例の工程断
面図、 第2図はRIE装置の模式図、 第3図はダメージ層除去の際の(0□+crt)プラズ
マ処理時間とコンタクト抵抗の関係を示す図、第4図は
従来方法の工程図である。 図において、 1はp−型Si基板、 2はフィールド酸化膜、 3はp型チャネルストッパ、 4は素子領域、 5はゲート酸化膜、 6はゲート電極、 7はn′″型ソース領域、 8はn゛型ドレイン領域、 9は不純物ブロック用酸化膜、 10は眉間絶縁膜、 11.12はレジストマスクの開孔、 13はレジストマスク層、 14.15はコンタクト窓、 16はダメージ層、 17は凹部、 18はソース配線、 19はドレイン配線 を示す。 木に−1の一焚施伊1の]経町命日 拓1目 (角の1L) RIE装置の不粟式図 第 2 m 木老哨の一寅範4月の工程灯面図 暑 j 口  (その1) (02十CF令)プラズマ処理時閉 (OztCり)丁フズマ処理時間ヒコンク7ト抵抗の関
イ釈第 3 口 従来方二大の工オヱ図 第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 平行平板型プラズマエッチング装置を用い、レジスト膜
    をマスクにしてプラズマ処理を行い、半導体基板上の絶
    縁膜に該半導体基板面を表出するコンタクト窓を形成す
    る工程、 該エッチング装置内を酸素雰囲気に切換えてプラズマ処
    理を行い、該レジスト膜をアッシング除去する工程、 該エッチング装置内の酸素雰囲気に弗化炭素ガスを添加
    し、且つ上記コンタクト窓の形成及びレジスト膜のアッ
    シングの際より低い高周波出力でプラズマ処理を行い、
    該コンタクト窓内に表出する半導体基板面のダメージ層
    をエッチング除去する工程を含むことを特徴とするコン
    タクトホールの形成方法。
JP17562088A 1988-07-14 1988-07-14 コンタクトホールの形成方法 Expired - Lifetime JPH07120649B2 (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6033990A (en) * 1997-03-12 2000-03-07 Nec Corporation Method for manufacturing a multilevel interconnection structure
US7264850B1 (en) 1992-12-28 2007-09-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Process for treating a substrate with a plasma
CN112635317A (zh) * 2019-09-24 2021-04-09 东京毅力科创株式会社 蚀刻方法、损伤层的去除方法和存储介质
CN115863258A (zh) * 2023-01-09 2023-03-28 深圳吉华微特电子有限公司 一种降低mosfet器件导通电阻的制造方法

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