JPH0518455B2 - - Google Patents

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JPH0518455B2
JPH0518455B2 JP59219932A JP21993284A JPH0518455B2 JP H0518455 B2 JPH0518455 B2 JP H0518455B2 JP 59219932 A JP59219932 A JP 59219932A JP 21993284 A JP21993284 A JP 21993284A JP H0518455 B2 JPH0518455 B2 JP H0518455B2
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etching
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Akira Nishiguchi
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268

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Description

【発明の詳細な説明】
(イ) 産業上の利用分野 本発明は、半導体装置のコンタクトホール形成
方法に係り、特に、超LSI等サブミクロン・パタ
ーンを有する半導体装置のコンタクトホール形成
方法に関する。 (ロ) 従来の技術 半導体装置の製造において、ドライエツチング
技術は多く用いられている。なかでも、電界効果
型トランジスタのソースおよびドレイン等へのコ
ンタクトホールは、その大きさが素子全体の大き
さを決定するためサイドエツチング等の少ないド
ライエツチングが用いられている。 サイドエツチングの少ないエツチング手段とし
てリアクテイブ・イオン・エツチング法(以下、
RIEという。)がある。 このRIEに於ては、第1図の断面模式図のよう
に、エツチングガス流入口1と真空排気口2を有
するエツチング室3内に配設されたターゲツト電
極4上にエツチング処理を行なう半導体基板5を
載置する。エツチング室3内を10-1〜10-3
(Torr)程度のエツチングガス圧に保つてターゲ
ツト電極5と対向電極6間に0.3〜2(KW)程度
の高周波RFを印加してプラズマ7を発生せしめ、
このプラズマによつて励起形成されたエツチング
ガスのイオンおよびラジカルによつて、半導体基
板5面のエツチングがなされる。そして、この
RIEに於ては、半導体基板5の上面に対して垂直
な電界によりエツチングガスイオンに方向性が付
与されてサイド・エツチング量が減少する。 しかしながら、上述したRIEに於ては、高電圧
で加速されたエツチングガスイオンの衝撃によつ
て、半導体基板表面に100〜500Å程度の深さのダ
メージ等は避けられない。このためRIEを用いて
コンタクトホールを形成すると、SiO2などの酸
化膜をエツチングした際に、基板表面にエツチン
グガスイオンであるCF3 +、R+等の反応性イオン
が入射し、基板表面が100〜500Å程度の深さに、
F原子やC原子が入り込んだダメージ層が形成さ
れると共に、このダメージ層の上に更にFとCか
らなるポリマー層も形成される。そして、このよ
うに形成されたコンタクトホールにそのままアル
ミニウム蒸着などしてシリコン半導体基板との間
に導通をとつたとしても、ダメージ層などによ
り、アルミニウムとシリコンとの接触部での抵抗
が大きくなるという欠点があつた。この欠点を解
消し、シリコンとAlとの接触抵抗を減少させる
べく、RIEにてエツチングを行なつた後、熱処理
を加えるという方法が報告されている(1983年春
季第30回応用物理学関係連合講演会、講演予稿集
6a−v−10P、310に詳しい。)。この方法は、熱
処理によつて、ダメージ層を取り除こうとするも
のである。 しかしながら、この熱処理は950℃の高温で長
時間行なう必要があり、製造工程が複雑になると
共に、かかる熱処理によつて、拡散され接合深さ
が深くなり、浅い接合領域をつくる場合には好ま
しくないなどの難点があつた。 (ハ) 発明が解決しようとする問題点 本発明は、ドライエツチングによりコンタクト
ホールを形成した際に、半導体基板表面に生成し
たダメージ層などを除去して、コンタクトホール
の接触抵抗を減少せんとするものである。 (ニ) 問題点を解決するための手段 半導体基板表面上に形成された酸化膜をハロゲ
ンをベースとしたエツチング用ガスでエツチング
してコンタクトホールを形成した後、 ヘリウム(He):四フツ化炭素(CF4):酸素
(O2)=95:3:2 の混合比率で混合した混合ガスで追エツチングす
ることを特徴とする。 (ホ) 作用 本発明によれば、ドライエツチングにより生成
したダメージ層を追エツチングで除去することが
でき、コンタクトホールの接触抵抗を減少するこ
とができる。 (ヘ) 実施例 以下、本発明を実施例に従い詳しく説明する。
第2図は本発明に係るコンタクトホール形成工程
における半導体装置の断面図である。10はP型
シリコンからなる半導体基板、11は半導体基板
10にイオン注入により形成されたN型拡散領
域、12は半導体基板10の表面に形成されたノ
ンドープ酸化膜(SiO2)又はリンドープ酸化膜
(PSG)などの酸化膜である。 さて、本発明は、拡散領域11などを形成した
半導体基板10の表面にCVDなどにより形成さ
れた酸化膜12を形成後、その酸化膜12上にレ
ジスト13を塗布する。このレジスト13のコン
タクトホールを形成する部分を除去して窓14を
形成する(第2図a参照)。このようにパターニ
ングを行なつたレジスト13をマスクとして、平
行平板型のチヤンバを有するエツチング装置に
て、CHF3をエツチングガスとして用いてRIEに
よりエツチングをして、コンタクトホールを形成
する(第2図b参照)。このとき、第2図bに示
すように、半導体基板10表面には、Cなどが侵
入したダメージ層15とC、Fなどにより生成さ
れたポリマー層16が生成される。本発明は、こ
のようにRIEによりコンタクトホールを形成した
際に生成されるダメージ層15等をHe(95%)+
CF4(3%)+O2(2%)の混合ガスをエツチング
ガスとして、例えば陽極結合型の等方性エツチン
グの性質を持つプラズマエツチング装置を用いて
追エツチングすることを特徴とする。この追エツ
チングにより、ポリマー層16およびダメージ層
15は除去される。(第2図c参照。)。然る後、
周知のアルミニウム蒸着などにより配線が施さ
れ、拡散領域11と配線17とがコンタクトホー
ル18を介してオーミツクコンタクトする。この
とき、半導体基板10上のダメージ層15などは
除去されているので、コンタクトの取り出し抵抗
を著しく減少せしめることができる。 つぎに、本発明によつて、コンタクトホールを
形成した半導体装置と従来例との実験結果を示
す。まず、第3図および第4図に示す測定サンプ
ルを準備した。すなわち、比抵抗ρ=5ΩcmのP
型シリコン半導体基板10に、Asを加速電圧
110KeV、ドーズ量5×105個/cmの条件でイオ
ン注入し、N型拡散領域11を形成した。このと
き、N型拡散領域11の拡散深さは2500Åであ
る。またイオン注入は500Åの厚さのSiO2を介し
て行なつた。そして、この半導体基板10上に常
圧CVDによつてPを9重量%含む5000Åの厚さ
のPSG12を形成した。尚、図において20は
埋め込み酸化膜、21は熱酸化膜である。 このように準備した半導体装置を本発明法と比
較例とによりコンタクトホールを形成した。 本発明法 まず、平行平板型のチヤンバーを有するエツチ
ング装置でPSGをRIEでエツチングしてコンタク
トホールを形成する。このRIEは、エツチングガ
スとしてCHF3を用い、高周波は13.56MHz、出力
は0.2W/cm2、陰極降下電圧は約500vである。 その後、He(95%)+CF4(3%)+O2(2%)の
混合ガスを用いて、等方性エツチングの性質を有
するアノードカツプリングのエツチング装置で60
秒間追エツチングを行なつた。この追エツチング
で半導体基板表面は約100Åけずられている。 比較例 1 本発明法と同様にRIEでPSGをドライエツチン
グした後、CF4(96%)+O2(4%)の混合ガスを
用いて、同様にプラズマエツチングにより15秒間
追エツチングした。 比較例 2 本発明法と同様にRIEでPSGをドライエツチン
グしてコンタクトホールを形成した。 比較例 3 フツ化アンモニウム:フツ酸=10:1のエツチ
ヤントで、ウエツトエツチングしてコンタクトホ
ールを形成した。 以上の条件でそれぞれコンタクトホールを形成
した半導体装置に、シリコンをドープした厚み
6000Åのアルミニウムを蒸着し、パターニングし
て配線17を形成して、第3図および第4図に示
す半導体装置をそれぞれ製造した。尚第3図にお
いて斜線部はコンタクトを示す。又、コンタクト
ホールは18a,18b,18c,18d,18
eとし、その各コンタクトホールを介して接続す
るアルミ配線を17a,17b,17c,17
d,17eとする。 アルミ配線17aと17b間の抵抗を測定し
た。この間の抵抗をRとするとRは下式で表すこ
とができる。 R=2Rc+Rs(コンタクトホール17aと17b間の
拡散抵抗)+アルミ配線の抵抗(RAle)…… ここでRcはコンタクト抵抗である。 アルミ配線の抵抗は非常に小さいので式はR
≒2Rc+Rsとなる。 同様に、アルミ配線17aと17cではR=
2Rc+2Rs、アルミ配線17aと17dではR=
2Rc+3Rs、アルミ配線17aと17eではR=
2Rc+4Rsとなる。 以上のようにして、測定した結果を第5図に示
すようにプロツトすると、その切片として2Rcが
求まり、コンタクト抵抗を求めることができる。
このようにして、各半導体装置を測定した結果を
第1表に示す。
【表】 第1表より、明らかなように、本発明法によれ
ばコンタクト抵抗が、RIE法でのみエツチングし
たとき(比較例2)よりも約1/7、又、ウエツト
エツチングしたとき(比較例3)よりも約1/2に
減少しており、コンタクト抵抗が著しく減少して
いる。 次に、本発明法と比較例1について比較する。 前述と同様の方法で、第6図に示す半導体装置
を製造した。この第6図に示す装置はN型拡散領
域11、アルミニウム配線17の厚さは前述した
実施例と同様に製造し、コンタクトホールの大き
さは2.5×2.5μm、アルミニウム配線の巾は7μm、
コンタクトホール中心間の距離は10μmである。 このように本発明法と、比較例1の方法で製造
した半導体装置を夫々15個づつ準備し、電流が5
mA流れるように固定して、通電状態のまま温度
150℃に保ち、経過時間に対するコンタクト抵抗
の変化を測定した。そして、抵抗値が初期抵抗値
の2倍になつたときを不良とし、1000時間までの
不良発生数のコンタクトホール加工条件による違
いを第7図に示す。 第7図に示すように、本発明法は比較例1に比
して不良発生率は少なく、信頼性が高いことが理
解できる。更に、この結果をワイブル分布を用い
て良品が不良になる時間を求めると、本発明法に
よれば820時間、比較例1においては400時間と本
発明の方が約2倍も信頼性が高い。 以上のように本発明法と比較例1とを比べると
本発明法が信頼性に対して、極めて有利なことが
わかる。 (ト) 発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、コンタ
クト抵抗を大幅に減少することができると共に、
信頼性の高い半導体装置を提供することができ、
その工業的価値は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図はリアクテイブ・イオン・エツチング装
置の断面模式図、第2図aないしdは本発明に係
るコンタクトホール形成工程を示す半導体装置の
断面図である。第3図および第4図はコンタクト
抵抗を測定するために製造した半導体装置を示し
第3図は上面図、第4図は断面図、第5図は第3
図および第4図の半導体装置のコンタクト抵抗を
測定するための特性図である。第6図はコンタク
ト抵抗の信頼性を測定するために製造した半導体
装置の断面図、第7図は経過時間と積算不良個数
を示す特性図である。 10……半導体基板、11……拡散領域、12
……酸化膜、17……配線、18……コンタクト
ホール。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 半導体基板表面上に形成された酸化膜に、ド
    ライエツチングによりコンタクトホールを形成す
    る半導体装置のコンタクトホール形成方法であつ
    て、前記酸化膜をハロゲンをベースとしたエツチ
    ング用ガスでエツチングしてコンタクトホールを
    形成した後、 ヘリウム(He):四フツ化炭素(CF4):酸素
    (O2)=95:3:2 の混合比率で混合した混合ガスで追エツチングす
    ることを特徴とする半導体装置のコンタクトホー
    ル形成方法。 2 リアクテイブ・イオン・エツチング法でコン
    タクトホールを形成した後、前記混合ガスを用い
    てプラズマエツチングで追エツチングすることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の半導体
    装置のコンタクトホール形成方法。
JP21993284A 1984-10-18 1984-10-18 半導体装置のコンタクトホ−ル形成方法 Granted JPS6197824A (ja)

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