JPH05259103A - 配線用金属形成での前処理方法 - Google Patents
配線用金属形成での前処理方法Info
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- JPH05259103A JPH05259103A JP5787892A JP5787892A JPH05259103A JP H05259103 A JPH05259103 A JP H05259103A JP 5787892 A JP5787892 A JP 5787892A JP 5787892 A JP5787892 A JP 5787892A JP H05259103 A JPH05259103 A JP H05259103A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体装置の製造過程における配線用金属の
形成のために半導体基板を前処理する方法に関し、半導
体基板の表出域の自然酸化膜を還元作用で除去して良好
なコンタクト特性を配線金属に与えることの可能な前処
理方法を提供する。そして、良好なコンタクト特性の確
保に加えてコンタクトホールの充填（一部充填）を可能
にする前処理方法を提供する。 【構成】 絶縁層を有しかつコンタクト表出域のある半
導体基板に配線用金属を形成する前に、Ｇｅを構成元素
に有するガスを少なくとも含んでなる還元性ガスを用い
てコンタクト表出域の自然酸化物を除去し、続いて少な
くともＧｅからなる膜をコンタクト表出域の上のみに形
成する。還元性ガスに、Ｓｉを構成元素に有するガスを
含ませて、ＳｉＧｅ膜を形成する。
形成のために半導体基板を前処理する方法に関し、半導
体基板の表出域の自然酸化膜を還元作用で除去して良好
なコンタクト特性を配線金属に与えることの可能な前処
理方法を提供する。そして、良好なコンタクト特性の確
保に加えてコンタクトホールの充填（一部充填）を可能
にする前処理方法を提供する。 【構成】 絶縁層を有しかつコンタクト表出域のある半
導体基板に配線用金属を形成する前に、Ｇｅを構成元素
に有するガスを少なくとも含んでなる還元性ガスを用い
てコンタクト表出域の自然酸化物を除去し、続いて少な
くともＧｅからなる膜をコンタクト表出域の上のみに形
成する。還元性ガスに、Ｓｉを構成元素に有するガスを
含ませて、ＳｉＧｅ膜を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方
法、より詳しくは、配線用金属の形成のために半導体基
板を前処理する方法に関する。
法、より詳しくは、配線用金属の形成のために半導体基
板を前処理する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体装置（ＩＣ、ＬＳＩ等）の
高集積化・微細化が進み、高品質・高信頼性プロセスが
益々重要になってきている。金属配線の形成において
も、下地との良好なコンタクト特性を確保する必要があ
る。特に、微細化したコンタクトホールを配線金属で埋
め込みかつ良いコンタクト特性を得るようにする必要が
ある。
高集積化・微細化が進み、高品質・高信頼性プロセスが
益々重要になってきている。金属配線の形成において
も、下地との良好なコンタクト特性を確保する必要があ
る。特に、微細化したコンタクトホールを配線金属で埋
め込みかつ良いコンタクト特性を得るようにする必要が
ある。
【０００３】従来のＷやＡｌなどの配線用金属をＣＶＤ
形成する際には、シリコン半導体基板の表出表面（コン
タクトホール内のコンタクト領域）に生じた自然酸化膜
（native oxide： SiO2 膜）を除去する程度によってシ
リコン表面とのコンタクト特性が影響されており、コン
タクトホールの微細化に対応しつつ配線金属を良好なコ
ンタクト特性を保持しつつ、埋め込むことが難しくなっ
てきた。特に、良好な選択ＣＶＤ膜を形成するために
は、自然酸化膜の除去が大きな要因になっている。さら
に、真空蒸着やスパッタリングによる配線用金属の場合
にも、同様に自然酸化膜の除去程度がコンタクト特性に
影響している。
形成する際には、シリコン半導体基板の表出表面（コン
タクトホール内のコンタクト領域）に生じた自然酸化膜
（native oxide： SiO2 膜）を除去する程度によってシ
リコン表面とのコンタクト特性が影響されており、コン
タクトホールの微細化に対応しつつ配線金属を良好なコ
ンタクト特性を保持しつつ、埋め込むことが難しくなっ
てきた。特に、良好な選択ＣＶＤ膜を形成するために
は、自然酸化膜の除去が大きな要因になっている。さら
に、真空蒸着やスパッタリングによる配線用金属の場合
にも、同様に自然酸化膜の除去程度がコンタクト特性に
影響している。
【０００４】配線用金属をＣＶＤ法で形成する場合に
は、ＷやＡｌのソースガス自体による還元作用を自然酸
化膜の除去に活用していた訳であるが、これらのガスの
還元作用は十分でなく完全な除去は困難であった。さら
に、ＣＶＤ装置のクリーン度を十分に保持しなければ、
良好なコンタクト特性を得ることが出来なかった。
は、ＷやＡｌのソースガス自体による還元作用を自然酸
化膜の除去に活用していた訳であるが、これらのガスの
還元作用は十分でなく完全な除去は困難であった。さら
に、ＣＶＤ装置のクリーン度を十分に保持しなければ、
良好なコンタクト特性を得ることが出来なかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、半導
体装置の製造過程での配線用金属形成の際に、半導体基
板の表出域の自然酸化膜を還元作用で除去して良好なコ
ンタクト特性を配線金属に与えることの可能な前処理方
法を提供することである。本発明の別の目的は、微細な
コンタクトホール内の自然酸化膜を除去し、続いて埋め
込み膜を形成して、良好なコンタクト特性の確保に加え
てコンタクトホールの充填（一部充填）を可能にする前
処理方法を提供することである。
体装置の製造過程での配線用金属形成の際に、半導体基
板の表出域の自然酸化膜を還元作用で除去して良好なコ
ンタクト特性を配線金属に与えることの可能な前処理方
法を提供することである。本発明の別の目的は、微細な
コンタクトホール内の自然酸化膜を除去し、続いて埋め
込み膜を形成して、良好なコンタクト特性の確保に加え
てコンタクトホールの充填（一部充填）を可能にする前
処理方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述の目的が、絶縁層を
有しかつコンタクト表出域のある半導体基板に配線用金
属を形成する前に、Ｇｅを構成元素に有するガスを含ん
でなる還元性ガスを用いてコンタクト表出域の自然酸化
物を除去することを特徴とする配線用金属形成での前処
理方法によって達成される。
有しかつコンタクト表出域のある半導体基板に配線用金
属を形成する前に、Ｇｅを構成元素に有するガスを含ん
でなる還元性ガスを用いてコンタクト表出域の自然酸化
物を除去することを特徴とする配線用金属形成での前処
理方法によって達成される。
【０００７】また、上述の別の目的が、絶縁層を有しか
つコンタクト表出域のある半導体基板に配線用金属を形
成する前に、Ｇｅを構成元素に有するガスを少なくとも
含んでなる還元性ガスを用いてコンタクト表出域の自然
酸化物を除去し、続いて少なくともＧｅからなる膜をコ
ンタクト表出域の上のみに形成することを特徴とする配
線用金属ＣＶＤ形成での前処理方法によっても達成され
る。
つコンタクト表出域のある半導体基板に配線用金属を形
成する前に、Ｇｅを構成元素に有するガスを少なくとも
含んでなる還元性ガスを用いてコンタクト表出域の自然
酸化物を除去し、続いて少なくともＧｅからなる膜をコ
ンタクト表出域の上のみに形成することを特徴とする配
線用金属ＣＶＤ形成での前処理方法によっても達成され
る。
【０００８】還元性ガスに、Ｓｉを構成元素に有するガ
スを含ませて、ＳｉＧｅ膜を形成することが好ましく、
さらに、 III族元素を構成元素に有するガス（または、
Ｖ族元素を構成元素に有するガス）を含ませてＳｉＧｅ
膜の抵抗率を下げることが望ましい。
スを含ませて、ＳｉＧｅ膜を形成することが好ましく、
さらに、 III族元素を構成元素に有するガス（または、
Ｖ族元素を構成元素に有するガス）を含ませてＳｉＧｅ
膜の抵抗率を下げることが望ましい。
【０００９】
【作用】Ｇｅを構成元素に有するガスには、ＧｅＨ4 、
ＧｅＦ4 、Ｇｅ（ＣＨ3 ）4 等があり、これらガスの還
元作用は、ＷのソースガスのＷＦ6 やＡｌのソースガス
の（ＣＨ3 ）3 Ａｌ、（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ａｌの還元作用よ
りも、またＳｉＨ4 やＳｉ2 Ｈ6 の還元作用よりもはる
かに大きい。この強力な還元作用よって、自然酸化膜を
還元除去することができる。
ＧｅＦ4 、Ｇｅ（ＣＨ3 ）4 等があり、これらガスの還
元作用は、ＷのソースガスのＷＦ6 やＡｌのソースガス
の（ＣＨ3 ）3 Ａｌ、（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ａｌの還元作用よ
りも、またＳｉＨ4 やＳｉ2 Ｈ6 の還元作用よりもはる
かに大きい。この強力な還元作用よって、自然酸化膜を
還元除去することができる。
【００１０】そして、自然酸化膜除去にかかる時間より
も長くなると、Ｇｅを構成元素に有するガスからＧｅ膜
が、自然酸化膜除去で表出した半導体基板（シリコン）
表面の上に成長し、コンタクトホールを埋めることにな
る。還元ガス（Ｇｅを構成元素に有するガス）にＳｉを
構成元素に有するガスを含ませて、自然酸化膜除去後の
形成する膜をＳｉＧｅ膜とし、Ｓｉ割合を高めて結晶性
の良い（単結晶の）ＳｉＧｅ膜に成長することができ、
清浄なＳｉＧｅ表面を金属配線とのコンタクト面とする
ことができて良好なコンタクト特性を得ることができ
る。Ｓｉを構成元素に有するガスには、ＳｉＨ4 、Ｓｉ
2 Ｈ6 、ＳｉＣｌ4 、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 などがある。
も長くなると、Ｇｅを構成元素に有するガスからＧｅ膜
が、自然酸化膜除去で表出した半導体基板（シリコン）
表面の上に成長し、コンタクトホールを埋めることにな
る。還元ガス（Ｇｅを構成元素に有するガス）にＳｉを
構成元素に有するガスを含ませて、自然酸化膜除去後の
形成する膜をＳｉＧｅ膜とし、Ｓｉ割合を高めて結晶性
の良い（単結晶の）ＳｉＧｅ膜に成長することができ、
清浄なＳｉＧｅ表面を金属配線とのコンタクト面とする
ことができて良好なコンタクト特性を得ることができ
る。Ｓｉを構成元素に有するガスには、ＳｉＨ4 、Ｓｉ
2 Ｈ6 、ＳｉＣｌ4 、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 などがある。
【００１１】さらに、還元ガス（Ｇｅを構成元素に有す
るガスおよびＳｉを構成元素に有するガス）に III族元
素を構成元素に有するガスまたはＶ族元素を構成元素に
有するガスを含ませることによって、半導体基板の表出
域の導電性に適合したドーパントをＳｉＧｅ膜に添加し
て、その抵抗率を下げることができる。 III族元素を構
成元素に有するガスには、Ｂ2 Ｈ6 、ＢＣｌ3 、（ＣＨ
3 ）3 Ａｌ、（ＣＨ3）3 Ｇａなどがあり、Ｖ族元素を
構成元素に有するガスには、ＰＨ3 、ＡｓＨ3、（ＣＨ
3 ）3 Ｓｂ、（ＣＨ3 ）3 Ｂｉなどがある。
るガスおよびＳｉを構成元素に有するガス）に III族元
素を構成元素に有するガスまたはＶ族元素を構成元素に
有するガスを含ませることによって、半導体基板の表出
域の導電性に適合したドーパントをＳｉＧｅ膜に添加し
て、その抵抗率を下げることができる。 III族元素を構
成元素に有するガスには、Ｂ2 Ｈ6 、ＢＣｌ3 、（ＣＨ
3 ）3 Ａｌ、（ＣＨ3）3 Ｇａなどがあり、Ｖ族元素を
構成元素に有するガスには、ＰＨ3 、ＡｓＨ3、（ＣＨ
3 ）3 Ｓｂ、（ＣＨ3 ）3 Ｂｉなどがある。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施態様例および比較例によ
って本発明を詳細に説明する。次のようにして、シリコ
ン基板上の絶縁膜に形成したコンタクトホールにＷ（タ
ングステン）をＣＶＤ法で選択的に堆積させて充填する
ことができる。シリコンウエハー（Ｐ型単結晶基板）を
熱酸化して、全面にSiO2絶縁膜（厚さ：0.８μｍ）を形
成し、フォトリソグラフィー法によって絶縁膜にコンタ
クトホール（直径：１μｍ）をあける。この時、コンタ
クトホールの内部において、シリコンウエハーの一部が
表出するが、その表面には自然酸化膜（厚さ：１ nm 以
下）が存在している。該ウエハーをＣＶＤ装置内にセッ
トし、ウェハー温度を５８０℃に加熱する。反応ガスと
してＧｅＨ4 （１０sccm）およびＳｉＨ4 （１００scc
m）の混合ガスを、ドーピングガスとしてＢ2 Ｈ6 ガス
（Ｈ2 ベース、１０sccm）を、およびキャリアガスとし
てＨ2 （１０００sccm）を反応室に流し、反応室の圧力
を１Torrに維持する。すると、まず始めにコンタクトホ
ール内の自然酸化膜が除去され、続いてＢドープのＳｉ
Ｇｅ膜がコンタクトホール領域のみに選択成長する（例
えば、ＳｉＧｅ膜厚：0.０５μｍ）。ひき続いて、ウェ
ハー温度を３２０℃に下げ、反応ガスとしてＷＦ6 、Ｓ
ｉＨ4 、キャリアガスとしてＨ 2 を用いて、コンタクト
ホールのみを選択的にＷで埋め込む。
って本発明を詳細に説明する。次のようにして、シリコ
ン基板上の絶縁膜に形成したコンタクトホールにＷ（タ
ングステン）をＣＶＤ法で選択的に堆積させて充填する
ことができる。シリコンウエハー（Ｐ型単結晶基板）を
熱酸化して、全面にSiO2絶縁膜（厚さ：0.８μｍ）を形
成し、フォトリソグラフィー法によって絶縁膜にコンタ
クトホール（直径：１μｍ）をあける。この時、コンタ
クトホールの内部において、シリコンウエハーの一部が
表出するが、その表面には自然酸化膜（厚さ：１ nm 以
下）が存在している。該ウエハーをＣＶＤ装置内にセッ
トし、ウェハー温度を５８０℃に加熱する。反応ガスと
してＧｅＨ4 （１０sccm）およびＳｉＨ4 （１００scc
m）の混合ガスを、ドーピングガスとしてＢ2 Ｈ6 ガス
（Ｈ2 ベース、１０sccm）を、およびキャリアガスとし
てＨ2 （１０００sccm）を反応室に流し、反応室の圧力
を１Torrに維持する。すると、まず始めにコンタクトホ
ール内の自然酸化膜が除去され、続いてＢドープのＳｉ
Ｇｅ膜がコンタクトホール領域のみに選択成長する（例
えば、ＳｉＧｅ膜厚：0.０５μｍ）。ひき続いて、ウェ
ハー温度を３２０℃に下げ、反応ガスとしてＷＦ6 、Ｓ
ｉＨ4 、キャリアガスとしてＨ 2 を用いて、コンタクト
ホールのみを選択的にＷで埋め込む。
【００１３】こうして、ＳｉＧｅ膜を成長させることに
より、自然酸化膜を除去したのちに、コンタクトホール
をＷで選択的に埋め込むことになるので、Ｗを埋め込む
際の選択性が向上するとともにコンタクト抵抗も下が
る。自然酸化膜の厚さは、約1.５ nm 程度と厚くなって
もこの方法によって除去できる。さらに、上述の実施例
にて単結晶ＳｉＧｅ膜を厚さ：0.０５μｍとしたが、成
長を続けてコンタクトホールを完全に埋め込むことも可
能であり、アスペクト比の高いコンタクトホールに対し
ても配線用金属が十分に埋め込めるまでのアスペクト比
に下げるように制御できる。
より、自然酸化膜を除去したのちに、コンタクトホール
をＷで選択的に埋め込むことになるので、Ｗを埋め込む
際の選択性が向上するとともにコンタクト抵抗も下が
る。自然酸化膜の厚さは、約1.５ nm 程度と厚くなって
もこの方法によって除去できる。さらに、上述の実施例
にて単結晶ＳｉＧｅ膜を厚さ：0.０５μｍとしたが、成
長を続けてコンタクトホールを完全に埋め込むことも可
能であり、アスペクト比の高いコンタクトホールに対し
ても配線用金属が十分に埋め込めるまでのアスペクト比
に下げるように制御できる。
【００１４】本発明にかかる前処理を、配線用金属のＣ
ＶＤ装置にて行わずに、別のＣＶＤ装置にて行い、薄い
Ｇｅ膜ないしＳｉＧｅ膜を形成しておくことも可能であ
る。ＣＶＤ装置にて形成できる配線用金属にはＷ、Ａｌ
の他にＣｕがある。配線用金属の形成を真空蒸着法ある
いはスパッタリング法で行う場合にも、それに先立って
本発明の前処理を施すこともコンタクト特性を向上させ
る。
ＶＤ装置にて行わずに、別のＣＶＤ装置にて行い、薄い
Ｇｅ膜ないしＳｉＧｅ膜を形成しておくことも可能であ
る。ＣＶＤ装置にて形成できる配線用金属にはＷ、Ａｌ
の他にＣｕがある。配線用金属の形成を真空蒸着法ある
いはスパッタリング法で行う場合にも、それに先立って
本発明の前処理を施すこともコンタクト特性を向上させ
る。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る前処
理を配線用金属の形成にて採用すれば、自然酸化膜を除
去して良好なコンタクト特性をさらに選択成長性をもも
たらして、半導体装置の性能特性向上に寄与する。
理を配線用金属の形成にて採用すれば、自然酸化膜を除
去して良好なコンタクト特性をさらに選択成長性をもも
たらして、半導体装置の性能特性向上に寄与する。
Claims (5)
- 【請求項１】 絶縁層を有しかつコンタクト表出域のあ
る半導体基板に配線用金属を形成する前に、Ｇｅを構成
元素に有するガスを含んでなる還元性ガスを用いて前記
コンタクト表出域の自然酸化物を除去することを特徴と
する配線用金属形成での前処理方法。 - 【請求項２】 絶縁層を有しかつコンタクト表出域のあ
る半導体基板に配線用金属を形成する前に、Ｇｅを構成
元素に有するガスを少なくとも含んでなる還元性ガスを
用いて前記コンタクト表出域の自然酸化物を除去し、続
いて少なくともＧｅ膜を前記コンタクト表出域の上のみ
に形成することを特徴とする配線用金属形成での前処理
方法。 - 【請求項３】 前記還元性ガスに、Ｓｉを構成元素に有
するガスを含ませて、ＳｉＧｅ膜を形成することを特徴
とする請求項２記載の方法。 - 【請求項４】 前記還元性ガスに、 III族元素を構成元
素に有するガスを更に含ませることを特徴とする請求項
３記載の方法。 - 【請求項５】 前記還元性ガスに、Ｖ族元素を構成元素
に有するガスを更に含ませることを特徴とする請求項３
記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5787892A JPH05259103A (ja) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | 配線用金属形成での前処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5787892A JPH05259103A (ja) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | 配線用金属形成での前処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05259103A true JPH05259103A (ja) | 1993-10-08 |
Family
ID=13068245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5787892A Pending JPH05259103A (ja) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | 配線用金属形成での前処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05259103A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6541336B1 (en) | 2002-05-15 | 2003-04-01 | International Business Machines Corporation | Method of fabricating a bipolar transistor having a realigned emitter |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0258217A (ja) * | 1988-08-24 | 1990-02-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 金属膜の形成方法 |
| JPH02308526A (ja) * | 1989-05-24 | 1990-12-21 | Hitachi Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPH03205830A (ja) * | 1990-01-06 | 1991-09-09 | Fujitsu Ltd | 半導体装置及び多結晶ゲルマニウムの製造方法 |
| JPH0422182A (ja) * | 1990-05-17 | 1992-01-27 | Toshiba Corp | Ｑスイッチパルスレーザ出力装置 |
-
1992
- 1992-03-16 JP JP5787892A patent/JPH05259103A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0258217A (ja) * | 1988-08-24 | 1990-02-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 金属膜の形成方法 |
| JPH02308526A (ja) * | 1989-05-24 | 1990-12-21 | Hitachi Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPH03205830A (ja) * | 1990-01-06 | 1991-09-09 | Fujitsu Ltd | 半導体装置及び多結晶ゲルマニウムの製造方法 |
| JPH0422182A (ja) * | 1990-05-17 | 1992-01-27 | Toshiba Corp | Ｑスイッチパルスレーザ出力装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6541336B1 (en) | 2002-05-15 | 2003-04-01 | International Business Machines Corporation | Method of fabricating a bipolar transistor having a realigned emitter |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19980324 |