JPH03270224A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

Info

Publication number
JPH03270224A
JPH03270224A JP7237990A JP7237990A JPH03270224A JP H03270224 A JPH03270224 A JP H03270224A JP 7237990 A JP7237990 A JP 7237990A JP 7237990 A JP7237990 A JP 7237990A JP H03270224 A JPH03270224 A JP H03270224A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
wiring layer
gas
cleaning
semiconductor device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7237990A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Kato
隆 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP7237990A priority Critical patent/JPH03270224A/en
Publication of JPH03270224A publication Critical patent/JPH03270224A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To enable the multilayer wiring in high selectivity and low contact resistance further subjected to no junction breakdown to be formed by a method wherein the cleaning process of a substrate or a wiring layer using halogenated metallic gas is included in the title manufacture. CONSTITUTION:The cleaning process of a substrate or a wiring layer using halogenated metallic gas is included in the title manufacture. Besides, after finishing this cleaning process, a metallic film may be deposited on the substrate or a wiring layer continuously using the halogenated metallic gas. Through these procedures, without especially performing the cleaning process using gases such as CF4, CCl4, SF6, BCl3, etc., the substrate and the wiring layer can be cleaning-processed so that multilayer wiring subjected to no junction breakdown may be formed thereby enabling the yield of semiconductor device to be augmented.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 半導体装置の製造方法に関し、 選択性が高いとともにコンタクト抵抗が低く、かつジャ
ンクション破壊の生しない多層配線を形成して半導体装
置の歩留まりを向上することができるとともに、ボイド
等による配線層の断線が生じない信頼性の高い半導体装
置の製造方法を提供することを目的とし、 基板または配線層をドライエツチングによりクリーニン
グ処理する工程を有する半導体装置の製造方法において
、前記基板または配線層をハロゲン化金属ガスによって
クリーニング処理する工程を含むように構成する。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] A method for manufacturing a semiconductor device, which can improve the yield of semiconductor devices by forming a multilayer interconnection that has high selectivity, low contact resistance, and does not cause junction breakdown. The purpose of the present invention is to provide a method for manufacturing a highly reliable semiconductor device in which disconnection of wiring layers due to voids etc. does not occur, and the method for manufacturing a semiconductor device includes a step of cleaning the substrate or the wiring layer by dry etching. The method is configured to include a step of cleaning the substrate or the wiring layer with a metal halide gas.

伴ってコンタクトホールの加工寸法もますます微細化さ
れており、サイドエツチング等が生してしまうウェット
エツチングによるクリーニング処理では対応できなくな
ってきており、代わってドライエツチングによるクリー
ニング処理が行われるようになっている。
As a result, the processing dimensions of contact holes are becoming smaller and finer, and cleaning processing using wet etching, which causes side etching, can no longer be used, and cleaning processing using dry etching is now being used instead. ing.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、半導体装置の製造方法に関し、詳しくはコン
タクトホール内の基板あるいはコンタクトホール内の配
線層のエツチングによるクリーニング処理を良好に行う
ことができる半導体装置の製造方法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for manufacturing a semiconductor device in which cleaning processing by etching of a substrate inside a contact hole or a wiring layer inside a contact hole can be performed satisfactorily.

一般に、半導体装置の製造工程における多層配線技術に
あっては、コンタクトホール内の基板あるいはコンタク
トホール内の配線層にCVD法(化学気相成長法)によ
ってタングステン等の金属層を形成する前に、該コンタ
クトホール内をウェットエツチングによるクリーニング
処理を施している。ところが、近時、半導体素子の微細
化に〔従来の技術〕 従来のこの種の半導体装置の製造方法としては例えば、
Si基基土上SiO2を堆積して第1の絶縁膜を形成し
、例えば、RIE法により第1の絶縁膜を選択的にエツ
チングして第1のコンタクトホールを形成した後、例え
ば、イオン注入法により該第1の絶縁膜をマスクとして
第1のコンタクトホール内の基板に不純物を導入して基
板拡散層を形成する。このとき、第1のコンタクトホー
ル内の基板上にSiO2膜(自然酸化膜)が薄く発生し
たり、あるいは基板からの不純物が析出したりして高抵
抗層が形成される。この高抵抗層があるとコンタクト抵
抗が増加してしまうため、コンタクト抵抗低減化のため
に第1のコンタクトホール内の基板上に発生した高抵抗
層を除去するドライエツチングによるクリーニング処理
を行う。
Generally, in multilayer wiring technology in the manufacturing process of semiconductor devices, before forming a metal layer such as tungsten on the substrate inside the contact hole or the wiring layer inside the contact hole by CVD (chemical vapor deposition), The inside of the contact hole is cleaned by wet etching. However, in recent years, due to the miniaturization of semiconductor elements [conventional technology], conventional methods for manufacturing this type of semiconductor device include, for example,
After forming a first insulating film by depositing SiO2 on the Si-based substrate and selectively etching the first insulating film by, for example, RIE method to form a first contact hole, for example, ion implantation is performed. Using the first insulating film as a mask, impurities are introduced into the substrate within the first contact hole by a method to form a substrate diffusion layer. At this time, a thin SiO2 film (natural oxide film) is generated on the substrate in the first contact hole, or impurities from the substrate are precipitated, and a high resistance layer is formed. Since the presence of this high resistance layer increases the contact resistance, a dry etching cleaning process is performed to remove the high resistance layer generated on the substrate within the first contact hole in order to reduce the contact resistance.

このため、CF4、CCl4、SF5、BCl3等のガ
スを用いて、第1のコンタクトホール内の基板のクリー
ニング処理を行う。
For this reason, the substrate in the first contact hole is cleaned using a gas such as CF4, CCl4, SF5, BCl3, etc.

次いで、例えばスパッタ法により第1のコンタクトホー
ル内の基板拡散層とコンタクトを取るようにして/lを
堆積して第1の配線層を形成した後、例えばCVD法に
より第1の配線層上にSiO2を堆積して第2の絶縁膜
を形成する。次いで、例えばRIE法により第2の絶縁
膜を選択的にエツチングして第2のコンタクトホールを
形成する。
Next, /l is deposited by, for example, sputtering to make contact with the substrate diffusion layer in the first contact hole to form a first wiring layer, and then, by, for example, CVD, /l is deposited on the first wiring layer by CVD. A second insulating film is formed by depositing SiO2. Next, the second insulating film is selectively etched using, for example, RIE to form a second contact hole.

ここでも上述したものと同様に第2のコンタクトホール
内の第1の配線層上にAf、03膜(自然酸化膜)が薄
(発生したり、あるいは不純物が析出したりして高抵抗
層が形成される。この高抵抗層があるとコンタクト抵抗
が増大してしまうため、コンタクト抵抗低減化のために
第2のコクタクトホール内の第1の配線上に発生した高
抵抗層を除去するクリーニング処理を行う。このため、
CF4、CC1!、4、SF6、BCll等のガスを用
いて、第2のコンタクトホール内の第1の配線層のクリ
ーニグ処理を行う。また、その他のクリーニング処理と
して上述したガスの代わりにArイオンによるスパッタ
エツチングを行うようにしていた。
Here, similarly to the above, a thin Af,03 film (natural oxide film) is formed on the first wiring layer in the second contact hole, or a high resistance layer is formed due to the precipitation of impurities. The presence of this high-resistance layer increases the contact resistance, so cleaning is performed to remove the high-resistance layer that has formed on the first wiring in the second contact hole in order to reduce the contact resistance. Processing.For this reason,
CF4, CC1! , 4. The first wiring layer in the second contact hole is cleaned using a gas such as SF6 or BCll. Further, as another cleaning process, sputter etching using Ar ions was performed instead of the above-mentioned gas.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、このような従来の半導体装置の製造方法
にあっては、第1の配線層を形成する前に行う第1のコ
ンタクトホール内の基板のクリーニング処理をCF4、
CCL 、SF、 、BCl3等のガスを用いてドライ
エツチングにより行っていたため、以下のような問題が
あった。
However, in such a conventional method for manufacturing a semiconductor device, the cleaning process of the substrate in the first contact hole performed before forming the first wiring layer is performed using CF4,
Since dry etching was performed using gases such as CCL, SF, BCl3, etc., the following problems occurred.

(1)CF、 、CCjl!、 、SF、 、BCl、
等のガスはC,S、B等の不純物を含んでいるため、エ
ツチングの際に不純物がSiO□の膜上に形成されてし
まった。このため、例えば第1のコンタクトホール内に
タングステン等の金属を選択成長した場合に、本来は基
板上のみにタングステンを形成したいにも拘らず、Si
O□上に形成された不純物を核にしてSin、膜上にも
タングステンが形成されてしまい、成長性が悪化してし
まった。
(1) CF, , CCjl! , ,SF, ,BCl,
Since these gases contain impurities such as C, S, and B, impurities are formed on the SiO□ film during etching. For this reason, for example, when a metal such as tungsten is selectively grown in the first contact hole, although it is originally desired to form tungsten only on the substrate, Si
Sin and tungsten were also formed on the film using the impurities formed on the O□ as nuclei, resulting in poor growth performance.

(2)特に深さが浅い基板拡散層の場合には該拡散層に
不純物が拡散してジャンクション破壊を起こしてしまっ
た。
(2) Particularly in the case of a shallow substrate diffusion layer, impurities were diffused into the diffusion layer, causing junction breakdown.

(3)自然酸化膜をクリーニング処理することができて
も基板上に上述した不純物が堆積されてコンタクト抵抗
が増大してしまった。
(3) Even if the natural oxide film could be cleaned, the above-mentioned impurities were deposited on the substrate, increasing the contact resistance.

また、第2の配線層を形成する前に行う第2のコンタク
トホール内の第1の配線層のクリーニング処理を、上述
したようにCF、 、CCL 、SF、 、 BCff
i、等のガスを用いてドライドエツチングすることによ
り行っていたため、上述したような(1)(3)と同様
の問題が生じてしまうとともに、以下のような問題が生
じてしまった。
Further, the cleaning process of the first wiring layer in the second contact hole performed before forming the second wiring layer is performed using CF, , CCL , SF, , BCff as described above.
Since dry etching was carried out using a gas such as i, etc., problems similar to those in (1) and (3) described above occurred, as well as the following problems.

(4)自然酸化膜をクリーニング処理することができて
も基板上に上述した不純物が堆積されてエレクトロマイ
グレーションおよびストレスマイグレーションを低下さ
せてしまい、第1の配線層にボイドやヒロックが生じて
第1の配線層が断線し易くなってしまうという問題があ
った。
(4) Even if the natural oxide film can be cleaned, the above-mentioned impurities will accumulate on the substrate, reducing electromigration and stress migration, and voids and hillocks will occur in the first interconnect layer. There is a problem in that the wiring layer becomes easily disconnected.

一方、第1の配線層のクリーニング処理をArイオン照
射によるスパッタエツチングにより行った場合には、エ
ツチング時に打ち込まれるArイオンまたはノックオン
された不純物によってエレクトロマイグレーションおよ
びストレスマイグレーションを低下させてしまい、第1
の配線層にボイドやヒロックが生じて第1の配線層が断
線し易くなってしまうという問題があった。
On the other hand, when cleaning the first wiring layer by sputter etching using Ar ion irradiation, the Ar ions implanted during etching or knock-on impurities reduce electromigration and stress migration, and the first
There is a problem in that voids and hillocks occur in the first wiring layer, making the first wiring layer more likely to be disconnected.

そこで本発明は、選択性が高いとともにコンタクト抵抗
が低く、かつジャンクション破壊の生じない多層配線を
形成して半導体装置の歩留まりを向上することができる
とともに、ボイド等による配線層の断線が生じない信頼
性の高い半導体装置の製造方法を提供することを目的と
している。
Therefore, the present invention makes it possible to improve the yield of semiconductor devices by forming multilayer interconnections that have high selectivity, low contact resistance, and do not cause junction breakdown. The purpose of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device with high performance.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明は、上記目的を遠戚するため、基板または配線層
をドライエツチングによりクリーニング処理する工程を
有する半導体装置の製造方法において、前基板または配
線層をハロゲン化金属ガスによってクリーニング処理す
る工程を含むものであり、前記クリーニング処理を終了
した後、連続してハロゲン化金属ガスによって基板上お
よび配線層上に金属膜を堆積するように構成してもよく
、また、前記基板または配線層をハロゲン化金属ガスと
不活性ガスとの混合ガスによってクリーニング処理する
工程を含むこと、前記基板または配線層をハロゲン化金
属ガスとN2との混合ガスによってクリーニング処理す
る工程を含むこと、前記基板または配線層をハロゲン化
金属ガスとN2との混合ガスによってクリーニング処理
する工程を含むことにより構成してもよい。
In order to achieve the above object, the present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device which includes a step of cleaning a substrate or a wiring layer by dry etching, which includes a step of cleaning a previous substrate or a wiring layer with a metal halide gas. After the cleaning process is completed, a metal film may be continuously deposited on the substrate and the wiring layer using a metal halide gas, and the substrate or the wiring layer may be halogenated. a step of cleaning the substrate or the wiring layer with a mixed gas of a metal halide gas and an inert gas; a step of cleaning the substrate or the wiring layer with a mixed gas of a metal halide gas and N2; It may be constructed by including a step of performing a cleaning treatment with a mixed gas of metal halide gas and N2.

〔作用〕[Effect]

本発明では、前記基板または配線層がハロゲン化金属ガ
スによってクリーニング処理される。
In the present invention, the substrate or wiring layer is cleaned using a metal halide gas.

このため、基板および配線層をクリーニング処理する際
に高抵抗層のみが除去される。例えば、WF、のハロゲ
ン化金属ガスによってエツチングする場合には、該ガス
が所定温度、RFパワーおよび所定ガス圧力を境にして
エツチング(クリーニング)領域と金属堆積領域とに分
かれる。例えば、第4図(a)に示すようにl a+T
orrのガス圧力であれはRFパワーが100Wを境に
してエツチング領域と金属堆積領域に分かれ圧力とRF
パワーが高い方で金属の堆積が行われる。すなわち、W
F、の場合、エツチング領域では、W−Fの結合が切れ
ることがなく、Wの堆積(選択成長)が起きないため、
このW−Fの結合が切れることがないエツチング領域に
対応する温度、RFパワーガス圧力の条件下でエツチン
グを行う。このとき、Fイオンおよびラジカルによって
クリーニング処理が行われる。次いで、WF、ガスが金
属堆積領域に対応する温度、RFパワー、ガス圧力の条
件下でWの選択成長が行なわれる。一方、WF&ガスの
圧力を上げていくと、エツチング領域が狭くなり、第4
図(b)に示すようにWF、ガスの圧力が50mTor
rではすべて堆積領域となる。すなわち、クリーニング
処理の際はガスの圧力を50mTorr以下にする。
Therefore, only the high resistance layer is removed when cleaning the substrate and wiring layer. For example, when etching is performed using a metal halide gas such as WF, the gas is separated into an etching (cleaning) region and a metal deposition region at a predetermined temperature, RF power, and predetermined gas pressure. For example, as shown in FIG. 4(a), l a+T
At a gas pressure of
The higher the power, the more metal is deposited. That is, W
In the case of F, the W-F bond is not broken in the etching region and no W deposition (selective growth) occurs.
Etching is performed under conditions of temperature and RF power gas pressure corresponding to an etching region in which this W--F bond is not broken. At this time, cleaning processing is performed using F ions and radicals. Selective growth of W is then performed under conditions of temperature, RF power, and gas pressure where the WF and gas correspond to the metal deposition region. On the other hand, as the pressure of WF and gas is increased, the etching area becomes narrower and the fourth
As shown in figure (b), the WF gas pressure is 50 mTor.
The area r is entirely a deposition area. That is, during the cleaning process, the gas pressure is set to 50 mTorr or less.

したがって、従来のようにわざわざドライエツチング用
の不純物を含んだCF、 、CCl2. 、SF、 、
BCf、等のガスを用いてクリーニング処理を行わずに
、基板および配線層をクリーニング処理することができ
るばかりでなく、連続して金属の堆積が行われる。この
結果、選択性が高いとともにコンタクト抵抗が低く、か
つジャンクション破壊の生じない多層配線が形成されて
半導体装置の歩留まりが向上されるとともに、ボイド等
による配線層の断線が生じずに半導体装置の信頼性が向
上する。
Therefore, unlike conventional methods, CF, CCl2. , SF, ,
Not only can the substrate and wiring layer be cleaned without cleaning using a gas such as BCf, but also metal can be continuously deposited. As a result, multilayer wiring with high selectivity, low contact resistance, and no junction breakdown is formed, which improves the yield of semiconductor devices.It also prevents disconnection of wiring layers due to voids and the like, making semiconductor devices reliable. Improves sex.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained based on the drawings.

第1図〜第4図は本発明に係る半導体装置の製造方法の
一実施例を示す図であり、第1図は本発明の半導体装置
の製造方法が適用される半導体装置の製造装置を示す図
、第2図は第1のコンタクトホール内の基板上に自然酸
化膜が形成された状態を示す図、第3図は第2のコンタ
クトホール内のA1上に自然酸化膜が形成された状態を
示す図、第4図はガス圧力が1mTorrのときおよび
50mTorrのときのRFパワーとエツチング(クリ
ーニング)速度およびWの堆積速度の関係を示す図であ
る。
1 to 4 are diagrams showing an embodiment of the semiconductor device manufacturing method according to the present invention, and FIG. 1 shows a semiconductor device manufacturing apparatus to which the semiconductor device manufacturing method of the present invention is applied. 2 shows a state in which a natural oxide film is formed on the substrate in the first contact hole, and FIG. 3 shows a state in which a natural oxide film is formed on A1 in the second contact hole. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between RF power, etching (cleaning) rate, and W deposition rate when the gas pressure is 1 mTorr and 50 mTorr.

まず、構成を説明する。第工図において、■は真空容器
であり、該容器1にはノズル2.31基板3、電極4.
5、不活性ガス導入孔6が設けられている。ノズル2は
所定のハロゲン化金属ガスを容器1内に導入するもので
あり、導入された該ガスは容器1に形成された排気孔7
.8から排出される。電極4にはRF(高周波)電源9
から所定周波数の高周波電圧が供給され、電極4.5に
RFパワーが印加されるとノズル2とSiM板3の間で
ハロゲン化金属ガスがプラズマ化される。
First, the configuration will be explained. In the construction drawing, ■ is a vacuum container, and the container 1 includes a nozzle 2, 31, a substrate 3, an electrode 4.
5. An inert gas introduction hole 6 is provided. The nozzle 2 introduces a predetermined metal halide gas into the container 1, and the introduced gas passes through an exhaust hole 7 formed in the container 1.
.. It is discharged from 8. An RF (high frequency) power source 9 is connected to the electrode 4.
When a high frequency voltage of a predetermined frequency is supplied from the electrode 4.5 and RF power is applied to the electrode 4.5, the metal halide gas is turned into plasma between the nozzle 2 and the SiM plate 3.

このSi基板3は第2図に示すように基板3上に第1の
コンタクトホール内0が形成された第1の絶縁膜11が
形成されており、該第1のコンタクトホール10の基板
3上には自然酸化膜12が形成されている。このSi基
板3は例えばCVD法により基板3上にSiO□を堆積
して第1の絶縁膜11を形成し、例えばRIE法により
第1の絶縁膜Hを選択的にエツチングして第1のコンタ
クトホール10を形成した後、例えばイオン注入法によ
り第1の絶縁膜11内の基板3に不純物を導入して基板
拡散層13を形成したものである。このとき、第1のコ
ンタクトホール10内の基板3上にSiO□ (自然酸
化膜)12が数10〜100人程度の膜形成発生したり
、例えば基板3から不純物が析出して高抵抗層が形成さ
れる。なお、第1図中14は基板3を加熱する紫外線ラ
ンプである。
As shown in FIG. 2, this Si substrate 3 has a first insulating film 11 in which a first contact hole 0 is formed on the substrate 3. A natural oxide film 12 is formed on the surface. This Si substrate 3 is formed by depositing SiO□ on the substrate 3 by, for example, a CVD method to form a first insulating film 11, and then selectively etching the first insulating film H by, for example, an RIE method to form a first contact. After forming the hole 10, impurities are introduced into the substrate 3 within the first insulating film 11 by, for example, ion implantation to form the substrate diffusion layer 13. At this time, several tens to hundreds of SiO□ (natural oxide films) 12 may be formed on the substrate 3 in the first contact hole 10, or, for example, impurities may be precipitated from the substrate 3 and a high resistance layer may be formed. It is formed. Note that 14 in FIG. 1 is an ultraviolet lamp for heating the substrate 3.

このような構成を有する真空容器1において以下の条件
でエツチング(クリーニング処理)を行った。
Etching (cleaning treatment) was performed in the vacuum container 1 having such a configuration under the following conditions.

ハロゲン化金属ガス: W F b  (2cc )、
ガス圧カニ l mTorr % 基板加熱温度:180°C1 RFパワー=80W、 RFパワー印加時間:2分間、 以上の条件によってクリーニング処理を行うのは以下の
理由による。
Metal halide gas: W F b (2cc),
Gas pressure crab l mTorr % Substrate heating temperature: 180°C 1 RF power = 80 W, RF power application time: 2 minutes The reason why the cleaning process is performed under the above conditions is as follows.

すなわち、このときWF、はWF、、+Fにプラズマ処
理されて分解される。そして、第3図に示すようにRF
パワーが100 W以下でW−Fの結合が完全に切れな
い状態であるため、Fイオン、ラジカルによって自然酸
化膜12のエツチングが行われる。したがって、従来の
ように不純物が発生しないので従来のような間I(1)
〜(3)が発生することがない。
That is, at this time, WF, is plasma-treated and decomposed into WF, , +F. Then, as shown in Figure 3, RF
Since the W--F bond is not completely broken when the power is 100 W or less, the natural oxide film 12 is etched by F ions and radicals. Therefore, since impurities are not generated as in the conventional case, the interval I(1)
~(3) never occurs.

次いで、RF電源を切ると同時に紫外線ランプ14によ
りSi基板3の温度を330°Cに上げて、第1のコン
タクトホール10のSiM板3にWの選択成長を行う。
Next, at the same time as the RF power is turned off, the temperature of the Si substrate 3 is raised to 330° C. using the ultraviolet lamp 14, and W is selectively grown on the SiM plate 3 in the first contact hole 10.

WF6を5 ccに増し、好ましくはこの選択成長時に
不活性ガス導入孔6からH2(500cc) 、S i
 H4(5cc)を導入すれば良好にWの選択成長を行
うことができる。
WF6 is increased to 5 cc, and preferably H2 (500 cc), Si
By introducing H4 (5 cc), selective growth of W can be performed favorably.

この選択成長時においては、W−Fの結合が完全に切れ
る金属堆積領域となりエツチング領域が狭くなる。なお
、このときRF雷電圧切ってSi基板3温度を上げずに
、第3図に示すようにRFパワーを100W以上に上げ
るようにしてWの堆積を行うようにしてしてもよい。
During this selective growth, the W--F bond becomes completely broken in the metal deposition region, and the etching region becomes narrow. At this time, W may be deposited by increasing the RF power to 100 W or more, as shown in FIG. 3, without turning off the RF lightning voltage and raising the temperature of the Si substrate 3.

第3図はSi基板3上にANを堆積して第1の配線層1
5を形成した状態を示す図であり、詳細していないが該
第1の配線115の下には第1図で示すSi基板3が存
在している。すなわち、例えば、スパッタ法により第1
のコンタクトホール10内の基板拡散層13とコンタク
トを掘るようにして、11を堆積して、例えば第3図に
示すような第1の配線層15を形成し、例えばCVD法
により第1の配線層15にSin、を堆積して第2の絶
縁膜16を形成した後、例えばRIE法により第2の絶
縁1116をエツチングして第2のコンタクトホール1
7を形成する。このとき、第2のコンタクトホール17
内の第1の配線層15上に膜厚が数10〜100人程度
のA形成t03の高抵抗層18が発生する。
FIG. 3 shows a first wiring layer 1 formed by depositing AN on a Si substrate 3.
Although not shown in detail, the Si substrate 3 shown in FIG. 1 is present under the first wiring 115. That is, for example, the first
11 is deposited by digging a contact with the substrate diffusion layer 13 in the contact hole 10 to form, for example, a first wiring layer 15 as shown in FIG. After depositing Sin on the layer 15 to form the second insulating film 16, the second insulating film 1116 is etched by, for example, RIE to form the second contact hole 1.
form 7. At this time, the second contact hole 17
A high-resistance layer 18 of A formation t03 having a film thickness of about several tens to 100 layers is generated on the first wiring layer 15 in the first wiring layer 15.

次いで、第1図に示す容器1で第2のコンタクトホール
17内の第1の配5uits上の高抵抗層18を除去す
るクリーニング処理を以下の条件で行う。
Next, in the container 1 shown in FIG. 1, a cleaning process is performed to remove the high resistance layer 18 on the first wiring unit in the second contact hole 17 under the following conditions.

ハロゲン化金属ガス:WFi  (2cc)、ガス圧カ
ニ 1 mTorr 。
Metal halide gas: WFi (2cc), gas pressure 1 mTorr.

基板加熱温度:180°C以下、 RFパワー=80W、 RFパワー印加時間=2分間、 このとき、第1の配線層15上のアルごすは上述したよ
うな自然酸化WA13と違いFイオン、ラジカルだけで
は、エツチング速度が遅くなるので、エツチング速度を
早めるために不活性ガス導入孔6からAr等の不活性ガ
スを導入するようにしてもよい、このとき、Arの分圧
が全圧力に対して20%になるように容器1内に導入す
る。
Substrate heating temperature: 180°C or less, RF power = 80 W, RF power application time = 2 minutes At this time, the aluminum on the first wiring layer 15 is different from the above-mentioned naturally oxidized WA13, in that it contains F ions and radicals. If only the etching speed is increased, the etching speed will be slow, so in order to speed up the etching speed, an inert gas such as Ar may be introduced from the inert gas introduction hole 6. At this time, the partial pressure of Ar may be lower than the total pressure. and introduce into the container 1 so that the amount becomes 20%.

このため、高抵抗層18はプラズマ処理されたFイオン
、ラジカル、Arによって除去される。
Therefore, the high resistance layer 18 is removed by plasma-treated F ions, radicals, and Ar.

次いで、RF電源を切ると同時に紫外線ランプ14によ
りSi基板3の温度を330°Cに上げて、第2のコン
タクトホール17の第1の配線115にWの選択成長を
行う。
Next, at the same time as the RF power is turned off, the temperature of the Si substrate 3 is raised to 330° C. using the ultraviolet lamp 14, and W is selectively grown on the first wiring 115 of the second contact hole 17.

この選択成長時においては、W−Fの結合が完全に切れ
て金属堆積領域となりエツチング速度が狭くなる。なお
、このときRF雷電圧切ってSi基板3温度を上げずに
、第3図に示すようにRF雷電圧100 W以上に上げ
るようにしてWの堆積を行うようにしてしてもよい。ま
た、Arの代わりにHz  (50cc)を導入して還
元反応を利用することによりエツチングを促進したり、
あるいはNz(10cc)を導入してWF、と混合させ
てプラズマ処理し、N F sという反応ガスを導くこ
とにより過剰Fを除去してエツチング速度を早めてもよ
い。
During this selective growth, the W--F bond is completely broken and a metal deposition region is formed, resulting in a narrow etching rate. Incidentally, at this time, instead of turning off the RF lightning voltage and raising the temperature of the Si substrate 3, W may be deposited by increasing the RF lightning voltage to 100 W or more as shown in FIG. In addition, etching can be promoted by introducing Hz (50cc) instead of Ar and utilizing a reduction reaction.
Alternatively, the etching rate may be increased by introducing Nz (10 cc) and mixing it with WF for plasma treatment, and introducing a reactive gas called N F s to remove excess F.

そして、導入孔6からこれらN2およびN2を導入する
場合にはトータルのガス圧が10s+Torrを越えな
いようにする。
When introducing these N2 and N2 from the introduction hole 6, the total gas pressure should not exceed 10 s+Torr.

なお、上述したクリーニング処理に続く金属の堆積につ
いては、WだけでなくAi等の他の選択成長でも良いし
、金属のスパッタでもよい。
Regarding the metal deposition following the above-mentioned cleaning process, not only W but also other selective growth such as Ai may be used, or metal sputtering may be used.

また、Si基vi3および第1の配線層15のクリーニ
グ処理に使用されるガスは上述したはWF。
Further, the gas used for cleaning the Si-based vi3 and the first wiring layer 15 is the above-mentioned WF.

に限定されるものではなく、M o CIt s 、M
 o F b等のハロゲン化金属ガスでもよい、これら
ガスはプラズマ処理されると以下のような反応を起こす
M o CIt s , M
Metal halide gases such as oFb may also be used.When these gases are subjected to plasma treatment, they cause the following reaction.

M o Cj!5  →M o CIla  + CI
MoFh−+MoC,+F したがって、それぞれFラジカル又はイオン、Clラジ
カル又はイオンでクリーニング処理が行われ、この後に
続く金属の選択成長ではMoの堆積が行われる。
M o Cj! 5 →Mo CIla + CI
MoFh-+MoC, +F Therefore, cleaning treatment is performed with F radicals or ions and Cl radicals or ions, respectively, and Mo is deposited in the subsequent selective growth of metal.

以上のように本実施例では、Si基板3または第1の配
線層15をハロゲン化金属ガスによってクリーニング処
理しているため、選択性が高いとともにコンタクト抵抗
が低く、かつジャンフシボン破壊の生じない多層配線を
形成することができ、半導体装置の歩留まりを向上する
ことができるとともに、ボイド等による配線層の断線が
生じない信頼性の高い半導体装置の製造方法を提供する
ことができる。
As described above, in this embodiment, since the Si substrate 3 or the first wiring layer 15 is cleaned with a metal halide gas, the multilayer wiring has high selectivity, low contact resistance, and does not cause bond breakdown. It is possible to form a semiconductor device, improve the yield of the semiconductor device, and provide a highly reliable method for manufacturing a semiconductor device that does not cause disconnection of the wiring layer due to voids or the like.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、基板または配線層をハロゲン化金属ガ
スによってクリーニング処理しているので、選択成長性
が高いとともにコンタクト抵抗が低く、かつジャンクシ
ョン破壊の生しない多層配線を形成することができ、半
導体装置の歩留まりを向上することができるとともに、
ボイド等による配線層の断線が生しない信頼性の高い半
導体装置の製造方法を提供することができる。
According to the present invention, since the substrate or the wiring layer is cleaned with a metal halide gas, it is possible to form a multilayer wiring that has high selective growth properties, low contact resistance, and does not cause junction breakdown. It is possible to improve the yield of the device, and
It is possible to provide a method for manufacturing a highly reliable semiconductor device that does not cause disconnection of wiring layers due to voids or the like.

3・・・・・・Si基板(基板)、 15・・・・・・第1の配線層(配線層)。3...Si substrate (substrate), 15...First wiring layer (wiring layer).

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図〜第4図は本発明に係る半導体装置の製造方法の
一実施例を示す図であり、 第1図は本発明の半導体装置の製造方法が適用される半
導体装置の製造装置を示す図、第2図は第1のコンタク
トホール内の基板上に自然酸化膜が形成された状態を示
す図、第3図は第2のコンタクトホール内のA2上に自
然酸化膜が形成された状態を示す図、第4図はガス圧力
が1)Torrのときおよび50mTorrのときのR
Fパワーとエツチング(クリーニング)速度およびWの
堆積速度の関係を説明する図である。 一実施例の基板上に自然酸化膜が形成された状態を示す
口筒2図 第 図 一実施例のAn上に自然酸化膜が形成された状態を示す
図第3図
1 to 4 are diagrams showing an embodiment of the semiconductor device manufacturing method according to the present invention, and FIG. 1 shows a semiconductor device manufacturing apparatus to which the semiconductor device manufacturing method of the present invention is applied. 2 shows a state in which a natural oxide film is formed on the substrate in the first contact hole, and FIG. 3 shows a state in which a natural oxide film is formed on A2 in the second contact hole. Figure 4 shows R when the gas pressure is 1) Torr and 50 mTorr.
FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between F power, etching (cleaning) rate, and W deposition rate. Fig. 2 shows a state in which a natural oxide film is formed on the substrate of one embodiment. Fig. 3 shows a state in which a natural oxide film is formed on An in the first embodiment.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)基板または配線層をドライエッチングによりクリ
ーニング処理する工程を有する半導体装置の製造方法に
おいて、 前記基板または配線層をハロゲン化金属ガスによってク
リーニング処理する工程を含むことを特徴とする半導体
装置の製造方法。
(1) A method for manufacturing a semiconductor device comprising a step of cleaning a substrate or wiring layer by dry etching, the method comprising the step of cleaning the substrate or wiring layer with a metal halide gas. Method.
(2)前記クリーニング処理を終了した後、連続してハ
ロゲン化金属ガスによって基板上および配線層上に金属
膜を堆積するようにしたことを特徴とする請求項第1記
載の半導体装置の製造方法。
(2) After the cleaning process is completed, a metal film is continuously deposited on the substrate and the wiring layer using a metal halide gas. .
(3)前記基板または配線層をハロゲン化金属ガスと不
活性ガスとの混合ガスによってクリーニング処理する工
程を含むことを特徴とする請求項第1または第2記載の
半導体装置の製造方法。
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising the step of: (3) cleaning the substrate or the wiring layer with a mixed gas of a metal halide gas and an inert gas.
(4)前記基板または配線層をハロゲン化金属ガスとH
_2との混合ガスによってクリーニング処理する工程を
含むことを特徴とする請求項第1または第2記載の半導
体装置の製造方法。
(4) The substrate or wiring layer is heated with a metal halide gas and H
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of performing a cleaning treatment using a mixed gas with _2.
(5)前記基板または配線層をハロゲン化金属ガスとN
_2との混合ガスによってクリーニング処理する工程を
含むことを特徴とする請求項第1または第2記載の半導
体装置の製造方法。
(5) The substrate or wiring layer is coated with a metal halide gas and N.
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of performing a cleaning treatment using a mixed gas with _2.
JP7237990A 1990-03-20 1990-03-20 Manufacture of semiconductor device Pending JPH03270224A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7237990A JPH03270224A (en) 1990-03-20 1990-03-20 Manufacture of semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7237990A JPH03270224A (en) 1990-03-20 1990-03-20 Manufacture of semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH03270224A true JPH03270224A (en) 1991-12-02

Family

ID=13487607

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7237990A Pending JPH03270224A (en) 1990-03-20 1990-03-20 Manufacture of semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH03270224A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6943109B2 (en) 2002-10-11 2005-09-13 Oki Electric Industrial Co., Ltd. Method of manufacturing a semiconductor element

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6943109B2 (en) 2002-10-11 2005-09-13 Oki Electric Industrial Co., Ltd. Method of manufacturing a semiconductor element

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI236099B (en) A method for depositing a metal layer on a semiconductor interconnect structure
US6949450B2 (en) Method for integrated in-situ cleaning and subsequent atomic layer deposition within a single processing chamber
JP3607398B2 (en) Method for forming metal wiring layer of semiconductor device
JPH0922896A (en) Method of selective forming of metal film
US6002176A (en) Differential copper deposition on integrated circuit surfaces
JPH10214896A (en) Manufacture and manufacture device for semiconductor device
KR100259692B1 (en) Semiconductor device manufacturing method having contact structure
JPH04264729A (en) Flattening and formation method of metal thin film
JPH07135188A (en) Manufacture of semiconductor device
JP2000058643A (en) Formation method for plug
JPH03270224A (en) Manufacture of semiconductor device
JP2726438B2 (en) Thin film forming equipment
JPH07114203B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
US5663098A (en) Method for deposition of a conductor in integrated circuits
JP3488498B2 (en) Method of forming metal thin film in semiconductor device
JP2001053023A (en) Method and apparatus for manufacturing semiconductor device
JPH0432228A (en) Dry etching method and manufacture of semiconductor device using it
JPS61139026A (en) Production of semiconductor device
JPH05347270A (en) Metal plug forming method and wafrr treating device thereby
JPH02139932A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH07142411A (en) Deposition of thin metal film in semiconductor device
JPS6197826A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH02185023A (en) Selective vapor growth method
JPH06224150A (en) Forming method for multilayer interconnection structure
JPH10308393A (en) Manufacture and manufacturing device of semiconductor device