JPH04286115A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関する。近年,超LSIのコンタクトホールの幅は年々
小さくなり,サブミクロン,ハーフミクロンに達してい
る。このため,コンタクト抵抗は極く僅かの堆積物がコ
ンタクトホール内にあっても増大しやすくなる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device. In recent years, the width of contact holes in VLSIs has become smaller year by year, reaching sub-micron or half-micron dimensions. For this reason, contact resistance tends to increase even if a very small amount of deposit is present in the contact hole.
【0002】コンタクト抵抗の増大は超LSIの信頼性
を著しく劣化させる。したがって,堆積物を除去しコン
タクト抵抗を安定して低く押さえる必要がある。[0002] Increase in contact resistance significantly deteriorates the reliability of VLSI. Therefore, it is necessary to remove the deposits and keep the contact resistance stable and low.
【0003】0003
【従来の技術】従来,集積回路のコンタクトホール形成
の際の酸化膜のエッチングは,CF4 ,CHF3 等
のガスをArガスで希釈して異方性エッチングを行って
いた。通常CF4 ,CHF3 の流量は,ほぼ同量で
よいが,集積回路が超LSIとなり,コンタクトホール
のサイズがサブミクロンとなると,精密なコントロール
が不可欠となり,CHF3 の割合を大きくして,Si
O2 (酸化膜)のSiに対する選択比を向上させる必
要が出てきた。2. Description of the Related Art Conventionally, when etching an oxide film when forming contact holes in integrated circuits, anisotropic etching has been performed by diluting gas such as CF4, CHF3, etc. with Ar gas. Normally, the flow rates of CF4 and CHF3 need only be approximately the same, but as integrated circuits become ultra-LSI and contact hole sizes become submicron, precise control becomes essential.
It has become necessary to improve the selectivity of O2 (oxide film) to Si.
【0004】一方,CHF3 の割合が大きいと,CH
F3 の分解により有機系の堆積物が生じ易くなり,そ
れがコンタクトホール内に堆積するというデメリットが
ある。したがって,コンタクトホールを埋め込んで配線
層を形成する時,コンタクト抵抗が増大する場合があり
,安定性に欠けるといって問題があった。On the other hand, when the proportion of CHF3 is large, CH
The decomposition of F3 tends to produce organic deposits, which have the disadvantage of being deposited within the contact hole. Therefore, when a wiring layer is formed by burying a contact hole, contact resistance may increase, resulting in a problem of lack of stability.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題に
鑑み,たとえコンタクトホール形成時にコンタクトホー
ル内に堆積物が生じたとしても,その堆積物を効果的に
除去して,コンタクト抵抗の低い配線層を安定して形成
できる方法を提供することを目的とする。[Problems to be Solved by the Invention] In view of the above-mentioned problems, the present invention aims to effectively remove deposits even if deposits are formed in the contact hole during formation of the contact hole, thereby achieving a low contact resistance. An object of the present invention is to provide a method that can stably form a wiring layer.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】図1(a) 〜(d)
は実施例を説明するための工程順断面図である。上記課
題は,半導体基板1上或いは導電体上に形成された絶縁
膜2,6をドライエッチングしてコンタクトホール10
を形成したウエハー12を, 該コンタクトホール10
を埋め込む配線層13を形成する前に, 加熱された水
素を含む雰囲気または水素プラズマを含む雰囲気または
水素プラズマと塩素プラズマを含む雰囲気にさらして,
該コンタクトホール10に堆積した堆積物11を除去す
る半導体装置の製造方法によって解決される。[Means for solving the problem] Figures 1(a) to (d)
2A and 2B are process-order sectional views for explaining an example. The above problem is solved by dry etching the insulating films 2 and 6 formed on the semiconductor substrate 1 or the conductor to form the contact hole 10.
The wafer 12 on which the contact holes 10 are formed is
Before forming the wiring layer 13 in which the wiring layer 13 is embedded, the wiring layer 13 is exposed to an atmosphere containing heated hydrogen, an atmosphere containing hydrogen plasma, or an atmosphere containing hydrogen plasma and chlorine plasma.
The problem is solved by a semiconductor device manufacturing method that removes the deposit 11 deposited in the contact hole 10.
【0007】[0007]
【作用】コンタクトホール10形成時にコンタクトホー
ル10内に有機系の堆積物が生じても,加熱された水素
を含む雰囲気にさらすようにすれば,水素ガスが有機物
と反応してCH4, C2 H2 等の揮発性のガス
を生じ,堆積物が除去される。[Operation] Even if organic deposits are formed in the contact hole 10 when the contact hole 10 is formed, if it is exposed to a heated atmosphere containing hydrogen, the hydrogen gas will react with the organic matter and form CH4, C2 H2, etc. This produces volatile gases and removes deposits.
【0008】また,水素プラズマを含む雰囲気中に存在
する例えばH+ イオン,Hラジカル等も同様の作用を
なし,堆積物が除去される。コンタクトホール10形成
時にエッチングガスが金属製のチャンバ内壁やその他の
金属部をエッチングして,例えばAlやFeやそれらの
金属化合物がコンタクトホール10内に堆積することが
ある。
この場合,塩素プラズマを含む雰囲気にさらすようにす
れば,例えばCl− イオン,Clラジカル等により,
AlやFeやそれらの金属化合物の堆積物は,AlCl
3 ,FeCl3 等となって蒸発し除去される。[0008] Further, for example, H+ ions, H radicals, etc. existing in an atmosphere containing hydrogen plasma have a similar effect, and deposits are removed. When the contact hole 10 is formed, the etching gas may etch the metal inner wall of the chamber or other metal parts, and for example, Al, Fe, or metal compounds thereof may be deposited in the contact hole 10. In this case, if exposed to an atmosphere containing chlorine plasma, for example, Cl- ions, Cl radicals, etc.
Deposits of Al, Fe, and their metal compounds are AlCl
3, FeCl3, etc., and is evaporated and removed.
【0009】[0009]
【実施例】図1(a) 〜(d) は実施例を説明する
ための工程順断面図で,拡散領域(ソース・ドレイン)
,ゲート電極に接続する配線層を形成する工程を示して
いる。第2図は第1の実施例を示す処理装置の概念図,
第3図は第2の実施例を示す処理装置の概念図である。[Example] Figures 1(a) to (d) are cross-sectional views in the order of steps for explaining the example.
, shows the process of forming a wiring layer connected to the gate electrode. FIG. 2 is a conceptual diagram of a processing device showing the first embodiment,
FIG. 3 is a conceptual diagram of a processing device showing a second embodiment.
【0010】以下,これらの図を参照しながら実施例に
着いて説明する。
図1(a) 参照
Si基板1にゲート酸化膜2,フィールド酸化膜3,ゲ
ート電極4,絶縁膜側壁5,拡散領域(ソース・ドレイ
ン)6が形成され,全面を覆う絶縁膜7が形成される。
ゲート電極4は例えばポリSiであり,絶縁膜7は例え
ば厚さ1000Å程度のSiO2 膜である。[0010] Hereinafter, embodiments will be explained with reference to these figures. FIG. 1(a) A gate oxide film 2, a field oxide film 3, a gate electrode 4, an insulating film side wall 5, a diffusion region (source/drain) 6 are formed on a reference Si substrate 1, and an insulating film 7 covering the entire surface is formed. Ru. The gate electrode 4 is, for example, poly-Si, and the insulating film 7 is, for example, a SiO2 film with a thickness of about 1000 Å.
【0011】絶縁膜7の上にレジストを塗布し,ソース
・ドレイン6上に開孔9をパターニングしてレジストマ
スク8を形成する。開孔9の幅は,例えば0.5 μm
である。開孔9から,ArとCF4 とCHF3 の混
合ガスをエッチングガスとして,絶縁膜7の異方性エッ
チングを行う。CF4 とCHF3 の流量比は,例え
ば30:70である。A resist is applied on the insulating film 7, and openings 9 are patterned on the source/drain 6 to form a resist mask 8. The width of the opening 9 is, for example, 0.5 μm.
It is. Anisotropic etching of the insulating film 7 is performed through the opening 9 using a mixed gas of Ar, CF4, and CHF3 as an etching gas. The flow rate ratio of CF4 and CHF3 is, for example, 30:70.
【0012】図1(b) 参照
CF4 とCHF3 の混合ガスによる異方性エッチン
グを行い,ソース・ドレイン6の表面を露出するコンタ
クトホール10を形成した後, レジストマスク8を剥
離する。Referring to FIG. 1(b), anisotropic etching is performed using a mixed gas of CF4 and CHF3 to form a contact hole 10 exposing the surface of the source/drain 6, and then the resist mask 8 is peeled off.
【0013】コンタクトホール10内にはエッチングガ
スが分解して生じた有機系の堆積物11が残る。
図1(c) 参照
ウエハーを加熱されたH2 雰囲気,あるいはH2 プ
ラズマを含む雰囲気,あるいはH2 プラズマとCl2
プラズマを含む雰囲気にさらして,堆積物11を除去
する処理を行う。An organic deposit 11 generated by decomposition of the etching gas remains in the contact hole 10 . Figure 1(c) A reference wafer is exposed to a heated H2 atmosphere, or an atmosphere containing H2 plasma, or H2 plasma and Cl2.
A process is performed to remove the deposit 11 by exposing it to an atmosphere containing plasma.
【0014】図1(d) 参照
この後,全面に例えばポリSiを堆積して,ソース・ド
レイン6に接続する配線層13を形成する。Refer to FIG. 1(d). Thereafter, for example, poly-Si is deposited on the entire surface to form a wiring layer 13 connected to the source/drain 6.
【0015】次に,図2を参照しながら,堆積物11を
除去する第1の実施例について説明する。図2において
,12はウエハーで堆積物11があるウエハー, 14
は支持台, 15は石英管, 16はヒータ, 17a
は処理用ガスでAr,17b は処理用ガスでH2 ,
17cは配線層用原料ガスでSiH4 ,18a 〜1
8d はバルブ, 19a 〜19c はガス供給管を
表す。Next, a first embodiment for removing deposits 11 will be described with reference to FIG. In FIG. 2, 12 is a wafer with a deposit 11 on it, 14
is a support stand, 15 is a quartz tube, 16 is a heater, 17a
is the processing gas and 17b is the processing gas and is H2,
17c is the raw material gas for the wiring layer, SiH4, 18a ~ 1
8d represents a valve, and 19a to 19c represent gas supply pipes.
【0016】ウエハー12を支持台14に載せて石英管
15内に配置し, ヒータ16によりウエハー12を6
00 〜650 ℃に加熱する。H2 100cc/m
in をAr900cc/min で希釈して石英管1
5内に供給する。5〜10分の供給により堆積物11を
完全に除去することができた。The wafer 12 is placed on the support stand 14 and placed inside the quartz tube 15, and the wafer 12 is placed in the quartz tube 15 by the heater 16.
Heat to 00-650°C. H2 100cc/m
diluted with Ar900cc/min and put into quartz tube 1.
Supply within 5 days. Deposit 11 could be completely removed by supplying for 5 to 10 minutes.
【0017】H2 とArの供給を止め,ウエハー12
の温度はそのままにしてガス供給管19cからSiH4
を供給する。SiH4 の供給量は100 〜400
cc/minである。20分の供給により,厚さ20
00ÅのポリSiの配線層13を形成した。この後,配
線層13をパターニングして配線パターンを形成した。The supply of H2 and Ar is stopped, and the wafer 12
SiH4 from the gas supply pipe 19c is kept at the same temperature.
supply. The supply amount of SiH4 is 100 to 400
cc/min. After 20 minutes of supply, thickness 20
A wiring layer 13 of poly-Si having a thickness of 0.00 Å was formed. Thereafter, the wiring layer 13 was patterned to form a wiring pattern.
【0018】このようにして,コンタクト抵抗の低い配
線パターンが形成された。次に,図3を参照しながら,
堆積物11を除去する第2の実施例について説明する。
図3において,12はウエハーでレジストマスク8の形
成されたウエハー, 20はステージ, 21はAlチ
ャンバ,22は石英シャワー, 23a 〜23f は
処理用ガス,24a 〜24g はバルブ, 25a
〜25f はガス供給管,26はRF電源を表す。In this way, a wiring pattern with low contact resistance was formed. Next, referring to Figure 3,
A second example of removing deposits 11 will be described. In FIG. 3, 12 is a wafer on which a resist mask 8 is formed, 20 is a stage, 21 is an Al chamber, 22 is a quartz shower, 23a to 23f are processing gases, 24a to 24g are valves, 25a
~25f represents a gas supply pipe, and 26 represents an RF power source.
【0019】ウエハー12をステージ20に載せてAl
チャンバ21内に配置し, 真空に引いた後, Arと
CF4 とCHF3 をAlチャンバ21内に供給する
。圧力は100 mTorr,ガスの流量は各ガスとも
40〜100 sccm程度とし,CF4 とCHF3
の流量比は,30:70とする。RF電源26から1
3.56MHz,1kWの電力を供給してプラズマをた
て,SiO2 膜7の異方性エッチングを行いコンタク
トホール10を形成する。SiO2 膜7が除去された
後のコンタクトホール10内には堆積物11が残る。The wafer 12 is placed on the stage 20 and the Al
After placing it in a chamber 21 and evacuating it, Ar, CF4, and CHF3 are supplied into the Al chamber 21. The pressure was 100 mTorr, the gas flow rate was about 40 to 100 sccm for each gas, and CF4 and CHF3
The flow rate ratio is 30:70. RF power supply 26 to 1
A power of 3.56 MHz and 1 kW is supplied to generate plasma, and the SiO2 film 7 is anisotropically etched to form a contact hole 10. A deposit 11 remains in the contact hole 10 after the SiO2 film 7 is removed.
【0020】この堆積物はCF4 やCHF3 のエッ
チングガスが分解して生じた有機物である。時には,A
lチャンバ21やその他の金属部がエッチングされて生
じた金属微粉及び金属化合物微粉が混在することもある
。堆積物11を除去するため,Arで希釈したH2 を
40〜100 sccmAlチャンバ21内に供給する
か,あるいはそれに加えてCl2 を40〜100 s
ccm供給し,プラズマをたてる。[0020] This deposit is an organic substance produced by decomposition of etching gas such as CF4 or CHF3. Sometimes A
Metal fine powder and metal compound fine powder produced by etching the chamber 21 and other metal parts may be mixed together. To remove the deposit 11, H2 diluted with Ar is supplied for 40-100 sccm into the Al chamber 21, or in addition Cl2 is supplied for 40-100 s.
ccm and generate plasma.
【0021】水素プラズマ及び塩素プラズマにより堆積
物11が除去される。ウエハー12をAlチャンバ21
から取り出してレジストマスク8を剥離した後,例えば
CVD法によりコンタクトホール10を埋め込むポリS
iを堆積して配線層13を形成し,配線層13をパター
ニングして配線パターンを形成する。Deposit 11 is removed by hydrogen plasma and chlorine plasma. The wafer 12 is placed in the Al chamber 21
After removing the resist mask 8 from the film and peeling off the resist mask 8, the contact hole 10 is filled with polysilicon by, for example, the CVD method.
A wiring layer 13 is formed by depositing i, and the wiring layer 13 is patterned to form a wiring pattern.
【0022】このようにして,コンタクト抵抗の低い配
線パターンが形成される。なお,実施例ではソース・ド
レインに接続するポリSiの配線について説明したが,
本発明はその他にも適用可能で,例えば下層配線と上層
配線をコンタクトホールを介して接続する場合にも極め
て有効に適用できる。In this way, a wiring pattern with low contact resistance is formed. In addition, in the example, poly-Si wiring connected to the source and drain was explained.
The present invention can be applied to other cases, and can be applied very effectively, for example, to connecting lower layer wiring and upper layer wiring via contact holes.
【0023】[0023]
【発明の効果】以上説明したように,本発明によれば絶
縁膜にコンタクトホールを形成するエッチングの際生じ
た有機系または金属系の堆積物を除去することができ,
コンタクト抵抗を安定性よく低く押さえることができる
。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, organic or metal deposits generated during etching for forming contact holes in an insulating film can be removed.
Contact resistance can be kept low and stable.
【0024】本発明は超LSIの微細化に伴う微細なコ
ンタクトホールを信頼性よく形成する効果を奏し,生産
性向上に寄与するものである。The present invention has the effect of reliably forming fine contact holes accompanying the miniaturization of VLSIs, and contributes to improved productivity.
【図1】(a) 〜(d) は実施例を説明するための
工程順断面図である[Fig. 1] (a) to (d) are process-order cross-sectional views for explaining an example.
【図2】第1の実施例を示す処理装置の概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram of a processing device showing a first embodiment.
【図3】第2の実施例を示す処理装置の概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram of a processing device showing a second embodiment.
1は半導体基板であってSi基板
2はゲート酸化膜
3はフィールド酸化膜
4はゲート電極
5は絶縁膜側壁
6は拡散領域であってソース・ドレイン7は絶縁膜であ
ってSiO2 膜
8はレジストマスク
9は開孔
10はコンタクトホール
11は堆積物
12はウエハー
13は配線層
14は支持台
15は石英管
16はヒータ
17a, 17bは処理用ガス
17c は配線用原料ガス
18a 〜18d はバルブ
19a 〜19c はガス供給管
20はステージ
21はAlチャンバ
22は石英シャワー
23a 〜23f は処理用ガス
24a 〜24g はバルブ
25a 〜25f はガス供給管1 is a semiconductor substrate, Si substrate 2 is a gate oxide film 3 is a field oxide film 4 is a gate electrode 5 is an insulating film, side walls 6 are diffusion regions, source/drain 7 are insulating films, and SiO2 film 8 is a resist. The mask 9, the opening 10, the contact hole 11, the deposit 12, the wafer 13, the wiring layer 14, the support stand 15, the quartz tube 16, the heater 17a, 17b, the processing gas 17c, the raw material gas for wiring 18a to 18d, the valve 19a - 19c are gas supply pipes 20, stage 21 is Al chamber 22, quartz shower 23a - 23f are processing gases 24a - 24g are valves 25a - 25f are gas supply pipes
Claims (1)
に形成された絶縁膜(2, 6)をドライエッチングし
てコンタクトホール(10)を形成したウエハー(12
)を, 該コンタクトホール(10)を埋め込む配線層
(13)を形成する前に, 加熱された水素を含む雰囲
気または水素プラズマを含む雰囲気または水素プラズマ
と塩素プラズマを含む雰囲気にさらして,該コンタクト
ホール(10)に堆積した堆積物(11)を除去するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。1. A wafer (12) in which a contact hole (10) is formed by dry etching an insulating film (2, 6) formed on a semiconductor substrate (1) or a conductor.
) is exposed to an atmosphere containing heated hydrogen, an atmosphere containing hydrogen plasma, or an atmosphere containing hydrogen plasma and chlorine plasma to form the contact hole (10) before forming the wiring layer (13) to fill the contact hole (10). A method for manufacturing a semiconductor device, comprising removing a deposit (11) deposited in a hole (10).
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JP (1) | JPH04286115A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6020254A (en) * | 1995-11-22 | 2000-02-01 | Nec Corporation | Method of fabricating semiconductor devices with contact holes |
US6645870B2 (en) | 2001-07-11 | 2003-11-11 | Hitachi, Ltd. | Process for fabricating semiconductor device |
-
1991
- 1991-03-15 JP JP5000491A patent/JPH04286115A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6020254A (en) * | 1995-11-22 | 2000-02-01 | Nec Corporation | Method of fabricating semiconductor devices with contact holes |
US6645870B2 (en) | 2001-07-11 | 2003-11-11 | Hitachi, Ltd. | Process for fabricating semiconductor device |
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