JPH0474419A

JPH0474419A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH0474419A
Application number: JP18837090A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Oba; 隆之大場; Toshiya Suzuki; 寿哉鈴木; Shige Hara; 原　樹; Nobuhiro Misawa; 信裕三沢
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-07-17
Filing date: 1990-07-17
Publication date: 1992-03-09
Anticipated expiration: 2015-05-08
Also published as: JP3038827B2

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〕配線形成の前処理方法に関し。

成膜の安定化と処理容器の最適化を図った前処理方法の
提供を目的とし。

１）被処理物表面を処理ガスとしてＣＯ’、　ＣＯＣｌ
２ＨＣＮの内の少なくとも、１つを含む雰囲気にさらし
て、該被処理物表面上に存在する炭化水素を除去する処
理と、該被処理物表面を処理ガスとしてＨ２，ＮＦ３．
　ＳＦ６．　ＢＣＩｓ、　ＢＦ３の内の少なくとも１つ
を含む雰囲気にさらして、該被処理物表面上に存在する
酸化物を除去する処理と、前記２処理終了後、水素を含
む雰囲気にさらして、該被処理物表面上に存在する前記
２処理に起因する残留物を除去する処理とを含む該被処
理物表面の清浄化工程を有するように構成する。

２）前記各処理を、熱、光、プラズマによる処理ガスの
励起手段を用いて行うように構成する。

３）前記）■）あるいは２）の清浄化工程の後、前記被
処理物表面に成膜を行うようにする。

４）前記被処理物が前記清浄化工程を行う処理室あるい
は成膜室であるように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は半導体装置の製造方法に係り、特に配線形成の
前処理方法に関する。

半導体装置の製造においては、膜界面の最適化。

成膜の安定化および高い量産性が必要であり、そのため
のシリコン（Ｓｉ）基板やアルミニウム（ＡＩ）等金属
配線の下地材料の前処理方法として本発明を適用するこ
とができる。

〔従来の技術〕

従来の成膜前の下地材料の前処理として、希弗酸を用い
たウェット処理や、基本的にＳＦ、、　ＮＦ、。

ＢＣｌ３を用いたドライ処理が行われていた。

しかし、ウェット処理では、下地の自然酸化膜の再形成
や、下地が異種のものからなる場合の。

例えば、Ｓｊと金属の同時処理が難しいという問題があ
る。

また、　ＳＦ６．　ＮＦＩ、　ＢＣｌ３を用いたドライ
処理や。

原料ガスとしてＷＦ、やＴｉＣｌ４を用いる成膜では。

基板表面や装置内にこれらのガスを原因とした不純物〔
例えば、　Ｆ、　ＣＩ、あるいはこれらを含む副生成物
（ＳＦＸ　、　ＮＦｘ　、　ＷＦｘ　、　５ｉＦｘ　、
ＡＩＦ−、ＢＣＬ−。

５ｉＣ１，、ＡｌＣ１，、ＨＦ、　ＨＣＩ等）やレジス
ト等に起因する炭化水素等〕が残留する。

〔発明が解決しようとする課題〕

従って、処理基板のプロセスの再現性が低下し。

成膜異常や配線のコンタクト抵抗の増加や素子形成後の
リーク電流の増加が発生する。

本発明は成膜の安定化と処理容器の最適化を図った前処
理方法の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題の解決は。

ｌ）被処理物表面を処理ガスとしてＣｏ、　ＣＯＣｌ２
ＨＣＮの内の少なくとも１つを含む雰囲気にさらして、
該被処理物表面上に存在する炭化水素を除去する処理と
、該被処理物表面を処理ガスとして）１．、　ＮＦ３．
　ＳＦ、、　ＢＣｌ、、　ＢＰ、の内の少なくとも１つ
を含む雰囲気にさらして、該被処理物表面上に存在する
酸化物を除去する処理と、前記２処理終了後、水素を含
む雰囲気にさらして、該被処理物表面上に存在する前記
２処理に起因する残留物を除去する処理とを含む該被処
理物表面の清浄化工程を有する半導体装置の製造方法、
あるいは２）前記各処理を、熱、光、プラズマの内の少
なくとも１つによる処理ガスの励起手段を用いて行う前
記１）記載の半導体装置の製造方法、あるい３）前記）
ｌ）あるいは２）記載の清浄化工程の後。

前記被処理物表面に成膜を行う半導体装置の製造方法、
あるいは４）前記被処理物が前記清浄化工程を行う処理室あるい
は成膜室である前記１）あるいは２）記載の半導体装置
の製造方法により達成される。

〔作用〕

本発明は被処理物表面の■炭化水素の除去、■自然酸化
膜の除去、■前記■、■による残留物の除去を行うこと
により被処理物表面の清浄化を行えば、被処理物表面上
への成膜が安定化することを実験的に確かめた結果（第
２図のコンタクト抵抗のデータ参照）を利用したもので
ある。

また、これらを一連の連続処理が行えるようにし、処理
室内に基板がない場合、あるいは基板に対し上記清浄化
処理を行った後に、処理室に同様の清浄化処理を行うこ
とにより一層発明の効果を高めることができる。

〔実施例〕

第１図（ａ）、　（ｂ）は本発明の一実施例を説明する
基板の断面図である。

図において、ｌはＳｉ基板またはＡＩ、　　タングステ
ン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）等金属膜あるいはこれら金属
のシリサイド膜の下地材料、２はコンタクトホールが開
口された絶縁膜で、二酸化シリコン（ＳｉＯ□）膜。

３は基板表面に被着した炭化水素と酸化物、４は酸化物
でＳｉＯｘ　、あるいはＡＩＯ，、ＷＯｘ等である。

つぎに、高周波（ＲＦ）電力により発生した処理ガスの
プラズマによる前処理を含めた成膜を工程順に説明する
。

（１）処理■ 炭化水素の除去（第１図（ａ）参照）ＣＯＣｌ２　　　　　　：　　　５　ＳＣＣＭガス圧力
　　　　：　　　０．０５　ＴｏｒｒＲＦ電力　　　　
　：　　　５０Ｗ／基板ＲＦ周波数　　　　：　　　１
３．５６　ＭＨｚ炭化水素（Ｃ，Ｈ，）除去過程の化学
式：％式％酸化物の除去（第１図（ｂ）参照）ｉ）下地がＳｉ、　Ｗの場合ＮＦ３：　　　５ＳＣＣＭＨ２：　　５００ＳＣＣＭガス圧力　　　　：　　　０．０２　ＴｏｒｒＲＦ電力
　　　　　：　　　２０Ｗ／基板ＲＦ周波数　　　　：
　　　１３．５６　ＭＨｚ処理時間　　　　：５〜３０
ＳｅＣ酸化物除去過程の化学式：％式％ｉｉ）下地がＡＩの場合ＣＩ３ガス圧力ＲＦ電力ＲＦ周波数処理時間５　　ＳＣＣＭ５００３ｅＣＭ０．０２　Ｔｏｒｒ２０Ｗ／基板１３．５６　ＭＨｚ５〜３０５ｅＣ酸化物除去過程の化学式：％式％以上の処理■、■が終わった後、必要ならば基板をＨ２
中で８００℃で２分間加熱する。ただし、　Ａ１等低融
点の材料ではこの加熱は行わないで、その代わりにつぎ
の処理■にようにプラズマ等励起してＨ２処理を行えば
よい。

（３）処理■ 処理■、■の処理ガスに起因する残留不純物の除去Ｈ２：　　５００３ｅＣＭガス圧力　　　　：　　　０．０１〜０．　Ｉ　Ｔｏｒ
ｒＲＦ電力　　　　　：３００Ｗ／基板ＲＦ周波数　　　　：　　　１３．５６　ＭＨｚ処理時
間　　　　：２０〜６０ＳｅＣ不純物除去過程の化学式：％式％）上記の処理■、■の処理ガスに起因する不純物として、
前記のようにＦ、　ＣＩ等があるが、この処理■により
除去できる。

（４）配線膜の成膜この成膜は、膜の種類により９例えば通常行われている
つぎの方法による。

１）ＡＩのスパッタＡｒガスの圧力　　：　　　０．００１　ＴｏｒｒＲＦ
電力　　　　　：２００Ｗ／基板ＲＦ周波数　　　　：　　　１３．５６　ＭＨｚｉｉ）
Ｗ（７）気相成長（ＣＶＤ）原料ガスとして、　ＷＦ、およびＳｉＨ，またはＨ２を
用い、これを基板上で熱分解してＷを堆積する。

市）　ＴｉＮのＣＶＤ原料ガスとして、　ＴｌＣ１４およびＮＨ，またはＮ２
Ｈ４を用い、基板上で熱分解してＴｉＮを堆積する。

ＴｉのソースガスとしてＴｉの有機化合物９例えば（Ｃ
ｓＨｓ　）２Ｔｉ　（Ｎ３　）２を用いる場合もある。

ここで、Ｗ膜、　ＴｉＮ膜は９例えばつぎのように使用
されている。

まず、コンタクト孔内にＷを選択成長して埋め込み、Ｗ
層間の接着性をよくするためにＴｉＮ膜を挟み、その上
にＷを前面成長している。

二の場合のコンタクト抵抗を第２図に示す。

第２図は実施例のコンタクト抵抗を従来例に対比して示
す図である。

図において、横軸は成長回数を示し、縦軸は実施例の値
で基準化したコンタクト抵抗を示す。

点線は装置をクリーニングした時点を示す。

この結果、実施例はコンタクト界面が安定化しているこ
とが分かる。

（５）処理室のクリーニング１）ＡＩのスパッタ室処理■、　ＢＣｌ３またはＢＦ３を用いて処理■、処理
■の順序で、処理室のクリーニングを行う。

ｉｉ　）　Ｗ−ＣＶＤ室処理■、　ＮＦ３またはＳＦ、を用いて処理■、処理■
の順序で、処理室のクリーニングを行う。

ｉｉ）清浄化処理（前処理）室処理■、処理■、処理■の順序で、処理室のクリーニン
グを行う。

第３図は実施例に使用した前処理装置の模式断面図であ
る。

図において、　１１は処理室、１２はガス導入口、　１
３は排気口、１４は基板ホルダ兼接地電極、　１５はＲ
Ｆ電ｔＭ、　１６ハＲＦｔ源、　１７〜１９はマスフロ
ーコントローラ（ＭＦＣ）である。

また、上記の前処理−成膜１−成膜２のように継続して
処理できるように、第４図のように前処理室と各成長室
を真空搬送可能に接続した装置が望ましい。

第４図は前処理室と２つの成長室間を真空搬送可能にし
た連続処理装置の模式平面図である。

図の矢印は、工程の流れを示し、（Ａ）は前処理室、（
Ｂ）と（Ｃ）は成長室を示している。

第５図（ａ）、　（ｂ）は連続処理装置の処理のタイム
チャートの例を示す。

図で矢印は各処理基板の流れを示し、斜線はコンディシ
ョニング（前処理室、成長室のクリーニング処理）を示
す。

実施例では処理ガスの励起をプラズマで行ったが、これ
の代わりに熱、光によっても同様の効果があり、この場
合は通常の基板加熱手段、基板への光照射手段を用いれ
ばよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、成膜の安定化と処
理容器の最適化を図った前処理方法が得られた。

この結果、処理基板、処理室の清浄化が達成でき、阻止
特性の安定化、複数処理の高い再現性が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　（ｂ）は本発明の一実施例を説明する
基板の断面図。第２図は実施例のコンタクト抵抗を従来例に対比して示
す図。第３図は実施例に使用した前処理装置の模式断面図。第４図は前処理室と２つの成長室間を真空搬送可能にし
た連続処理装置の模式平面図。第５図（ａ）、　（ｂ）は連続処理装置の処理のタイム
チャートの例を示す。図において。１はＳｉ基板またはＡＩ、　Ｗ等金属膜の下地材料。２はコンタクトホールが開口された絶縁膜でＳｉＯ２膜。３は基板表面に被着した炭化水素と酸化物。４は酸化物で５ｉｎＸ、あるいはＡｌＣ１ｘ　、　ＷＯ
ｘ　。ｌは処理室。２はガス導入口。３は排気口。４は基板ホルダ兼接地電極。５はＲＦ主電極はＲＦ主電源７〜１９はマスフローコントローラ（ＭＦＣ）尖禿伺／
）′ｅｒ面図第図成玉口牧コレフット抵ａ乞示す図第９図９Ｃ多乳４四１てイ史用　しｆこ前ｙＰ捏ンも召１！つ
ぼσ所コ関尾図玖宇坤δ舌゛司′貢Ｅにしたｊ皇孝免１匹ｆ里装屓／′
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Claims

【特許請求の範囲】１）被処理物表面を処理ガスとしてＣＯ、ＣＯＣｌ＿２
、ＨＣＮの内の少なくとも１つを含む雰囲気にさらして
、該被処理物表面上に存在する炭化水素を除去する処理
と、該被処理物表面を処理ガスとしてＨ＿２、ＮＦ＿３、Ｓ
Ｆ＿６、ＢＣＩ＿３、ＢＦ＿３の内の少なくとも１つを
含む雰囲気にさらして、該被処理物表面上に存在する酸
化物を除去する処理と、前記２処理終了後、水素を含む雰囲気にさらして、該被
処理物表面上に存在する前記２処理に起因する残留物を
除去する処理とを含む該被処理物表面の清浄化工程を有することを特
徴とする半導体装置の製造方法。２）前記各処理を、熱
、光、プラズマの内の少なくとも１つによる処理ガスの
励起手段を用いて行う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）請求項１あるいは２記載の清浄化工程の後、前記被
処理物表面に成膜を行うことを特徴とする半導体装置の
製造方法。４）前記被処理物が前記清浄化工程を行う処理室あるい
は成膜室であることを特徴とする請求項１あるいは２記
載の半導体装置の製造方法。