JPH08162427A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンタクトホール４形成時のエッチングによ
りコンタクトホール４底の下地表面に形成される損傷層
５および堆積物６を、下地にダメージを与えることなく
除去しコンタクト抵抗を低減させる。 【構成】 シリコン単結晶基板１上のシリコン酸化膜３
をＲＩＥによりエッチングしてコンタクトホール４を形
成した後、ＨＣｌ雰囲気中で熱処理することによりコン
タクトホール４底の損傷層５および堆積物６を除去す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は半導体装置の製造方法
に関し、特にコンタクトホール抵抗の低減化に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩの高集積化に伴ってコンタクトホ
ール径が微細になるにつれて、そのコンタクト抵抗は、
コンタクト径の二乗に反比例して増大する。このため、
低抵抗で信頼性の高いコンタクトの形成はますます重要
な課題である。従来の半導体装置の製造方法では、コン
タクトホール形成時のドライエッチングの際、コンタク
トホール底の下地表面にエッチングによる損傷層や反応
生成物による堆積物が形成され、コンタクト抵抗の増大
を招く。このため、良好なコンタクト抵抗を得るために
は、例えば、’９３秋の応用物理学会誌 Ｐ．７６５
（２９Ｑ−ＺＥ−３）に示されるように、コンタクトホ
ール形成のためのドライエッチングの後、ケミカルドラ
イエッチング（以下、ＣＤＥと称す）によるコンタクト
ホール底の損傷層や堆積物の除去が有効であることが知
られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ＣＤＥでは、プラズマ
発生部と実際のエッチング部とを分離する等によりイオ
ンの照射効果が小さく、質量数の大きな、すなわち大き
なエネルギーを有するイオンに基板が直接さらされるこ
とはないが、イオン衝撃による基板の損傷は全くないわ
けではない。また、プラズマ中に基板がさらされること
により、下層の例えばゲート酸化膜等にチャージアップ
等の静電的ダメージを与えることがあった。また、ＣＤ
Ｅでは層間のシリコン酸化膜をもエッチングされるた
め、コンタクトホールの径が所望の寸法より大きくなっ
てしまう。このように、良好なコンタクト抵抗を得るた
め、ドライエッチングによるコンタクトホール形成後に
ＣＤＥによりコンタクトホール底に存在する損傷層や堆
積物の除去を行うと、コンタクトホールの径を所望の寸
法より大きくしてしまうとともに、再びコンタクトホー
ル底の下地表面を損傷したり、下層に静電的ダメージを
与え、半導体装置の電気的特性を悪化させるという問題
点があった。

【０００４】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたものであって、エッチングによるコン
タクトホール形成後に、コンタクトホール底に存在す
る、エッチングによる損傷層や堆積物を、下地にダメー
ジを与えることなく、またコンタクトホールの径を広げ
ることなく除去し、コンタクト抵抗を低減させ、半導体
装置の電気的特性を向上させることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る半導体装置の製造方法は、シリコン単結晶から成る半
導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、上記絶縁膜上に
ホトレジスト・パターンを形成し、該ホトレジスト・パ
ターンをマスクにして上記絶縁膜をエッチングして上記
半導体基板表面に到達するコンタクトホールを形成する
工程と、このコンタクトホール形成時の上記絶縁膜のエ
ッチングにより上記コンタクトホール底の上記半導体基
板表面に形成される損傷および堆積物を、上記半導体基
板をハロゲン化合物を含む雰囲気中にて熱処理すること
により除去する工程と、次いで上記コンタクトホールを
介して上記半導体基板表面にコンタクトする電極配線層
を形成する工程と、を有するものである。

【０００６】この発明の請求項２に係る半導体装置の製
造方法は、半導体基板をハロゲン化合物を含む雰囲気中
にて熱処理する工程において、コンタクトホール底のシ
リコンの削れ量が１５．０ｎｍを越えないものである。

【０００７】この発明の請求項３に係る半導体装置の製
造方法は、半導体基板上に第１の配線層となるポリシリ
コン配線層を形成する工程と、次いで全面に絶縁膜を形
成する工程と、上記絶縁膜上にホトレジスト・パターン
を形成し、該ホトレジスト・パターンをマスクにして上
記絶縁膜をエッチングして上記ポリシリコン配線層に到
達するコンタクトホールを形成する工程と、このコンタ
クトホール形成時の上記絶縁膜のエッチングにより上記
コンタクトホール底の上記ポリシリコン配線層表面に形
成される損傷層および堆積物を、上記半導体基板をハロ
ゲン化合物を含む雰囲気中にて熱処理することにより除
去する工程と、次いで上記コンタクトホールを介して上
記ポリシリコン配線層にコンタクトする第２の配線層と
なる電極配線層を形成する工程と、を有するものであ
る。

【０００８】この発明の請求項４に係る半導体装置の製
造方法は、半導体基板をハロゲン化合物を含む雰囲気中
にて熱処理するに先立って、コンタクトホール底表面の
自然酸化膜を除去するものである。

【０００９】この発明の請求項５に係る半導体装置の製
造方法は、コンタクトホール底表面の自然酸化膜除去
を、半導体基板を水素雰囲気中にて熱処理することによ
り行い、引き続いて同一真空中でハロゲン化合物を含む
雰囲気中にて熱処理を行うものである。

【００１０】この発明の請求項６に係る半導体装置の製
造方法は、水素雰囲気中での熱処理による自然酸化膜除
去を、処理温度の下限を８００℃として行うものであ
る。

【００１１】この発明の請求項７に係る半導体装置の製
造方法は、コンタクトホール底表面の自然酸化膜除去
を、半導体基板を微量のＳｉＨ₄を添加した水素雰囲気
中にて熱処理することにより行うものである。

【００１２】この発明の請求項８に係る半導体装置の製
造方法は、コンタクトホール底表面の自然酸化膜除去に
おけるＳｉＨ₄の添加量を１００ＰＰＭ以下にするもの
である。

【００１３】この発明の請求項９に係る半導体装置の製
造方法は、半導体基板をハロゲン化合物を含む雰囲気中
にて熱処理する工程と、次いで電極配線層を形成する工
程とを連続して同一真空中にて行うものである。

【００１４】この発明の請求項１０に係る半導体装置の
製造方法は、ハロゲン化合物としてＨＣｌを用いるもの
である。

【００１５】この発明の請求項１１に係る半導体装置の
製造方法は、コンタクトホールを介して下地に接続形成
する電極配線層を、ポリシリコン薄膜で構成するもので
ある。

【００１６】

【作用】この発明による半導体装置の製造方法は、コン
タクトホール底の半導体基板表面に、コンタクトホール
形成時のエッチングにより形成される損傷層および堆積
物を、半導体基板をハロゲン化合物を含む雰囲気中にて
熱処理することにより除去した後、コンタクトホールを
介して半導体基板表面とコンタクトする電極配線層を形
成する。ハロゲン化合物を含む雰囲気中での熱処理によ
りシリコンはエッチングされるため、この処理によりコ
ンタクトホール底の半導体基板シリコン層の表面は所定
量エッチングされ損傷層および堆積物が除去される。ま
た、ハロゲン化合物を含む雰囲気中での熱処理では絶縁
膜はほとんどエッチングされないため、コンタクトホー
ルの径を広げることはない。このようにハロゲン化合物
を含む雰囲気中での熱処理のみで、損傷層および堆積物
を除去するため、従来のＣＤＥによる除去のように、イ
オンやプラズマによるダメージを半導体基板に与えるこ
となくコンタクトホール底の半導体基板表面を容易に清
浄化でき、電極配線層のコンタクト抵抗が低減できると
ともにコンタクトホールの径も所望の寸法のものが得ら
れる。

【００１７】また、この発明によると、ハロゲン化合物
を用いる熱処理によるコンタクトホール底のシリコンの
削れ量を１５．０ｎｍを越えないようにした。このた
め、イオン注入によって形成される拡散層を代表的注入
条件で形成した場合、注入の深さＲ_Pの１／２を越えな
い程度にシリコンの削れ量を抑えることができる。この
ためコンタクトホール底の下地となる拡散層を破壊する
ことなく表面を清浄化できる。

【００１８】また、この発明による半導体装置の製造方
法は、第１の配線層となるポリシリコン配線層上のコン
タクトホール形成後、ハロゲン化合物を含む雰囲気中で
の熱処理により、コンタクトホール底のポリシリコン配
線層の表面を所定量エッチングし、損傷層および堆積物
を除去した後、第２の配線層となる電極配線層を形成す
る。このため、多層配線における上層配線層において
も、イオンやプラズマによるダメージを下地に与えるこ
となくコンタクトホール底の下地表面を、損傷層や堆積
物を除去して容易に清浄化でき、コンタクト抵抗が低減
できる。

【００１９】また、この発明によると、ハロゲン化合物
を含む雰囲気中にて熱処理するに先立って、コンタクト
ホール底表面の自然酸化膜を除去する。コンタクトホー
ル形成後、ハロゲン化合物を用いる熱処理までの間に、
半導体基板のシリコン表面には、大気中にさらされるこ
とにより自然酸化膜が形成されることが多い。ハロゲン
化合物を用いる熱処理ではシリコン酸化膜のエッチング
レートは極めて小さいため、予め自然酸化膜を除去して
おくことにより、その下のシリコン層のエッチングを効
果的に進めることができ、コンタクトホール底の下地表
面の損傷層や堆積物が確実に除去でき、上記効果が確実
に得られる。

【００２０】また、この発明によると、自然酸化膜除去
を水素雰囲気中での熱処理において行い、引き続いて同
一真空中でハロゲン化合物を含む雰囲気中にて熱処理す
る。このため、自然酸化膜除去が容易であるとともに、
その後、引き続いて同一真空中でハロゲン化合物を用い
る熱処理を行うため、半導体基板が大気中にさらされて
表面に自然酸化膜が再成長することなく、自然酸化膜の
ない状態でコンタクトホール底のシリコン層のエッチン
グができ上記効果がさらに確実となる。

【００２１】また、この発明によると水素雰囲気中での
熱処理による自然酸化膜除去を、処理温度の下限を８０
０℃として行うため、効果的に自然酸化膜が除去でき
る。

【００２２】また、この発明によると、微量のＳｉＨ₄
を添加した水素雰囲気中での熱処理により自然酸化膜除
去を行うため、自然酸化膜の除去が促進され、処理温度
を低温化することができる。また、ＳｉＨ₄の添加量を
１００ＰＰＭ以下にすることにより、デポを防止して効
果的に自然酸化膜の除去を促進できる。

【００２３】また、この発明によると、ハロゲン化合物
を用いる熱処理とその後の電極配線層の形成とを連続し
て同一真空中にて行う。このため、コンタクトホール底
の損傷層および堆積物を除去した後、半導体基板を大気
中にさらして表面に自然酸化膜を成長させることなく電
極配線層をコンタクトさせることができ、効果的にコン
タクト抵抗を低減できる。

【００２４】また、この発明によるとハロゲン化合物と
してＨＣｌを用いるため、上述したハロゲン化合物を用
いた熱処理による効果が確実に得られる。

【００２５】また、この発明によると、コンタクトホー
ルを介して下地に接続形成する電極配線層をポリシリコ
ン薄膜で構成した。ポリシリコン薄膜は、熱的に安定
で、不純物添加による低抵抗化が容易であり、さらに薄
膜堆積および後工程での加工が比較的容易であるため、
低抵抗で信頼性の高い電極配線層が容易に得られる。

【００２６】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図１を用いて説
明する。まず、半導体基板としての単結晶シリコン基板
１（以下、基板と称す）を素子分離し、拡散層２等の素
子領域を形成した後、全面に絶縁膜としてのシリコン酸
化膜３を熱ＣＶＤ法にて約０．３μｍの膜厚に堆積す
る。その後シリコン酸化膜３上の全面にホトレジスト膜
（図示せず）を回転塗布法により塗布し、ホトリソグラ
フィ技術によりパターン化する。このレジストパターン
をマスクにして、下地のシリコン酸化膜３を反応性イオ
ンエッチング（以下、ＲＩＥと称す）により、エッチン
グガスとしてＣＨＦ₃を主に用いて除去し、シリコン酸
化膜３にコンタクトホール４を形成し、その後、ホトレ
ジスト膜を除去する。このとき、コンタクトホール４底
の基板１表面にはエッチングによる損傷層５や反応生成
物による堆積物６が形成される（図１（ａ））。

【００２７】次に、基板１を真空容器中に設置し、水素
流量６ＳＬＭ、圧力８０ｔｏｒｒのガス雰囲気で基板１
を７００℃〜７５０℃に加熱する。温度が安定した後Ｈ
Ｃｌガスを流量１ＳＬＭにて添加して、約１分間エッチ
ングする。このエッチングによる基板１シリコン層のエ
ッチングレートを図２に示す。これによると７２５℃で
約１分間の処理でシリコン層は約９．０ｎｍエッチング
される。このようにして、コンタクトホール４底の基板
１表面が約９．０ｎｍの厚さでエッチングされるため、
基板１表面に形成されていた損傷層５や堆積物６は除去
される。（図１（ｂ））。

【００２８】引き続いて同一真空容器中にて、電極配線
層７となるリンドープトポリシリコン膜をＣＶＤ法によ
り、原料ガスとしてモノシラン（ＳｉＨ₄），フォスフ
ィン（ＰＨ₃）を主に用い、成膜温度約５７０℃、膜中
リン濃度４×１０²⁰／ｃｍ³で約０．１μｍの膜厚に堆
積して、コンタクトホール４内に埋め込む（図１
（ｃ））。

【００２９】このようにして形成された電極配線層７
は、コンタクトホール４形成後にコンタクトホール４底
の損傷層５や堆積物６を除去することなくそのままコン
タクトホール４内に埋め込まれた場合に比べ、コンタク
ト抵抗を約１５％低減できる。また、上記実施例１では
損傷層５や堆積物６をＨＣｌ雰囲気中での熱処理のみで
除去しているため、従来例で示したＣＤＥによる除去の
ように、イオンやプラズマによるダメージを基板１に与
えることなく、良好な電気的特性が得られる。また、Ｈ
Ｃｌ雰囲気中での熱処理ではシリコン酸化膜３はほとん
どエッチングされないため、コンタクトホール４の径を
広げることはない。さらに、損傷層５や堆積物６を除去
した後、引き続いて同一真空中で電極配線層７を形成す
るため、基板１表面を大気中にさらして自然酸化膜を成
長させることなく電極配線層７をコンタクトさせること
ができ、コンタクト抵抗を効果的に低減できる。

【００３０】また、上記実施例１では電極配線層７にポ
リシリコン薄膜を用いた。ポリシリコン薄膜は、熱的に
安定である、リン、砒素、ボロン等の不純物を添加する
ことで低抵抗化が容易に行える、薄膜堆積および後工程
での加工が比較的容易である、等のプロセス上の長所を
持つ。このため低抵抗で信頼性の高い電極配線層が容易
に得られる。

【００３１】なお、上記実施例１では、コンタクトホー
ル４を形成するのにＣＨＦ₃ガスを用いたＲＩＥにより
シリコン酸化膜３をエッチングしたが、エッチングガス
はシリコン酸化膜３をエッチングできるものであれば何
でも良い。またエッチング方式に関しても、平行平板型
ＲＩＥ、ＥＣＲＲＩＥ、マグネトロンＲＩＥ等限定され
ない。

【００３２】また、ＨＣｌ雰囲気での熱処理により基板
１シリコン層のエッチングは約１５．０ｎｍ以下が好ま
しい。下地拡散層２は通常イオン注入によって形成さ
れ、代表的な注入エネルギー５０ＫｅＶで砒素注入を行
った場合、注入の深さＲ_Pが約３２．０ｎｍとなるた
め、その１／２以下のエッチング量にすることにより、
拡散層２の破壊を防止できる。

【００３３】また、上記実施例１ではＨＣｌガスを用い
たが、これに限るものではなく、他のハロゲン原子を含
むハロゲン化合物雰囲気での熱処理でも良い。

【００３４】実施例２．上記実施例１では、コンタクト
ホール４形成後、真空容器中において、ＨＣｌ雰囲気で
基板１に熱処理を施した。しかしながら、コンタクトホ
ール４形成後、基板１を真空容器内に搬入する前に、基
板１が大気中にさらされるため、シリコン表面には０．
１０〜０．２０ｎｍ程度の厚さの自然酸化膜が形成され
ることが多い。このため、コンタクトホール４形成後、
例えば希弗酸によるウェットエッチングにより自然酸化
膜を除去した後、上記実施例１と同様の処理によりその
下の基板１シリコン層をエッチングして損傷層５および
堆積物６を除去する。

【００３５】ＨＣｌのようなハロゲン化合物による熱化
学的エッチングでは、シリコン酸化膜のエッチングレー
トは極めて小さいものである。表面の自然酸化膜の有無
による基板１シリコン層のエッチング量を図３に示す。
なお、エッチング条件は、上記実施例１と同様のガス雰
囲気で加熱温度７５０℃とする。このようにシリコン表
面に自然酸化膜が形成されている場合、予めウェットエ
ッチングにより自然酸化膜を除去した後、ＨＣｌ雰囲気
での熱処理を施すことにより、基板１シリコン層を効果
的にエッチングすることができ、コンタクトホール４底
に形成された損傷層５や堆積物６が除去できる。

【００３６】実施例３．次に、上記自然酸化膜の除去
を、基板１を水素雰囲気で熱処理することによって除去
した後、基板１シリコン層をエッチングする方法につい
て以下に示す。まず、上記実施例１と同様に、素子分離
され、素子領域が形成された基板１にシリコン酸化膜３
を形成し、このシリコン酸化膜３をＲＩＥによりエッチ
ングしてコンタクトホール４を形成する。これにより、
上記実施例１と同様に、コンタクトホール４底の基板１
表面には、エッチングによる損傷層５や反応生成物によ
る堆積物６が形成される（図１（ａ）参照）。

【００３７】次に、基板１を真空容器中に設置し、水素
流量７ＳＬＭ、圧力８０ｔｏｒｒのガス雰囲気で基板１
を８００℃以上、例えば８５０℃まで昇温させる。昇温
に要する時間は約４５秒であり、その後約１分間保持す
る。次に基板１を７２５℃に降温させた後、水素流量を
６ＳＬＭにして、ＨＣｌガスを流量１ＳＬＭにて添加
し、約１分間エッチングする。これにより、コンタクト
ホール４底の自然酸化膜が除去され、さらにその下の基
板１シリコン層が約７．０ｎｍの厚さでエッチングさ
れ、損傷層５や堆積物６が除去される（図１（ｂ）参
照）。引き続いて同一真空容器中にて、上記実施例１と
同様に電極配線層７を堆積してコンタクトホール４内に
埋め込む（図１（ｃ）参照）。

【００３８】上記実施例３によると、ＨＣｌ雰囲気での
熱処理による基板１シリコン層のエッチングに先立っ
て、水素雰囲気での熱処理による自然酸化膜除去をＩｎ
−ｓｉｔｕにて行う。このため自然酸化膜除去が容易に
でき、その後基板１表面が大気中にさらされることなく
自然酸化膜を再成長させることがない。このように、基
板１表面に自然酸化膜がない状態でシリコン層のエッチ
ングができるので、さらに確実で効果的なエッチングが
でき、コンタクトホール４底の形成された損傷層５や堆
積物６を信頼性良く確実に除去できる。

【００３９】実施例４．次に、上記実施例３で示した水
素雰囲気での熱処理による自然酸化膜除去の別例を以下
に示す。上記実施例３と同様に、シリコン酸化膜３をエ
ッチングしてコンタクトホール４を形成した後、基板１
を真空容器中に設置し、水素流量７ＳＬＭ、圧力８０ｔ
ｏｒｒのガス雰囲気で基板１を加熱する。このときＳｉ
Ｈ₄を流量約０．３ＳＣＣＭにて添加し、基板１を７５
０℃まで昇温させた後１分間保持する。次にＳｉＨ₄を
止め、上記実施例３と同様の条件でＨＣｌ雰囲気での熱
処理による基板１シリコン層のエッチングを行う。

【００４０】上記実施例４では、水素雰囲気での熱処理
中に微量のＳｉＨ₄を添加する。このときＳｉＨ₄は以下
に示すような反応式に従い、表面の自然酸化膜（ＳｉＯ
₂）を還元分解する。

【００４１】ＳｉＨ₄＋ＳｉＯ₂ → ＳｉＯ＋ｎＨ₂Ｏ

【００４２】このようにＳｉＨ₄を添加することで自然
酸化膜の除去が促進され、処理温度を５０℃〜１００℃
程度低温化することができる。なお、添加するＳｉＨ₄
は１００ＰＰＭ以下の微量とする。濃度がこれ以上にな
ると、デポが生じるため好ましくない。

【００４３】実施例５．次に、この発明を多層配線に適
用した場合について図４に基づいて以下に示す。まず、
基板１表面に所望の素子領域を形成した後、シリコン酸
化膜８を形成し、さらに第１の配線層となるポリシリコ
ン配線層９を形成し、パターニングする。次に、全面に
シリコン酸化膜３ａを熱ＣＶＤ法にて約０．３μｍの膜
厚に堆積した後、通常のホトリソグラフィ法およびＲＩ
Ｅ法により、ポリシリコン配線層９上のシリコン酸化膜
３ａにコンタクトホール４ａを形成し、その後ホトレジ
スト膜を除去する。このときコンタクトホール４ａ底の
ポリシリコン配線層９表面にはエッチングによる損傷層
５ａや反応生成物による堆積物６ａが形成される（図４
（ａ））。

【００４４】次に、上記実施例１と同様にＨＣｌ雰囲気
で基板１を熱処理してコンタクトホール４ａ底のポリシ
リコン配線層９表面をエッチングして、損傷層５ａや堆
積物６ａを除去する。（図４（ｂ））。続いて、上記実
施例１と同様にリンドープトポリシリコン膜を堆積し
て、第２の配線層となる電極配線層７ａをコンタクトホ
ール４ａ内に埋め込むように形成する（図４（ｃ））。

【００４５】このように、多層配線における電極配線層
７ａにおいても、イオンやプラズマによるダメージを下
地に与えることなくコンタクトホール４ａ底の損傷層５
ａや堆積物６ａを容易に除去することができコンタクト
抵抗が低減できる。

【００４６】なお、コンタクトホール４ａは図５に示す
ように、ポリシリコン配線層９上から基板１上の双方に
渡って形成されたものでも良く、同様の効果が得られ
る。

【００４７】また、上記実施例５では、上記実施例１と
同様のエッチング処理を多層配線に適用したが、上記実
施例２〜４と同様の処理によりコンタクトホール４ａ底
の損傷層５ａや堆積物６ａの除去を行っても良く、それ
ぞれ同様の効果が得られる。

【００４８】

【発明の効果】以上のようにこの発明によると、ハロゲ
ン化合物を含む雰囲気中での熱処理により、コンタクト
ホール底の損傷層および堆積物を除去するため、イオン
やプラズマによるダメージを半導体基板に与えることな
くコンタクトホール底の半導体基板表面を容易に清浄化
できる。また、コンタクトホールの径を広げることなく
所望の寸法のものが得られる。このため、電極配線層の
コンタクト抵抗を低減できるとともに、電気的特性が良
好で信頼性の高い半導体装置が得られる。

【００４９】また、この発明によると、ハロゲン化合物
を用いる熱処理によるコンタクトホール底のシリコンの
削れ量を１５．０ｎｍを越えないようにしたため、コン
タクトホール底の半導体基板表面を、拡散層を破壊する
ことなく清浄化でき、信頼性が向上する。

【００５０】また、この発明による半導体装置の製造方
法は、多層配線構造の上層配線層にも適用でき、イオン
やプラズマによるダメージを下地に与えることなくコン
タクトホール底のポリシリコン配線層表面を容易に清浄
化でき、上層配線層のコンタクト抵抗を低減できるとと
もに、電気的特性が良好で信頼性の高い半導体装置が得
られる。

【００５１】また、この発明によると、ハロゲン化合物
を用いる熱処理に先立って、自然酸化膜を除去するた
め、コンタクトホール底のシリコン層のエッチングを効
果的に進めることができ、コンタクトホール底の下地表
面を損傷層や堆積物が確実に除去でき、上記効果が確実
に得られる。

【００５２】また、この発明によると、水素雰囲気中で
の熱処理により自然酸化膜を除去し、引き続いて同一真
空中でハロゲン化合物を用いる熱処理を行うため、自然
酸化膜除去が容易であるとともに、その後に自然酸化膜
の再成長させることがなく上記効果が更に確実となる。
また、水素雰囲気中での処理温度の下限を８００℃とす
ることにより、自然酸化膜除去を効果的に行える。さら
にまた、微量のＳｉＨ₄を添加することにより、自然酸
化膜の除去が促進され、処理温度を低温化できる。また
このとき、ＳｉＨ₄の添加量を１００ＰＰＭ以下にする
ことにより、デポを防止して効果的に、しかも信頼性良
く自然酸化膜の除去を行う。

【００５３】また、この発明によると、ハロゲン化合物
を用いる熱処理とその後の電極配線層の形成とを連続し
て同一真空中にて行うため、コンタクトホール底の下地
表面を清浄化した後、自然酸化膜を成長させることなく
電極配線層をコンタクトさせることができ、コンタクト
抵抗を効果的に低減できる。

【００５４】また、この発明によると、ハロゲン化合物
としてＨＣｌを用いるため、上述したハロゲン化合物を
用いた熱処理による効果が確実に得られる。

【００５５】また、この発明によると、電極配線層をポ
リシリコン薄膜で構成したため、低抵抗で信頼性の高い
電極配線層が容易に得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１による半導体装置の製造
方法を示す断面図である。

【図２】 この発明による実施例１におけるシリコン層
のエッチングレートを示した図である。

【図３】 この発明による自然酸化膜の有無によるシリ
コン層のエッチング量を示した図である。

【図４】 この発明の実施例４による半導体装置の製造
方法を示す断面図である。

【図５】 この発明の実施例４の別例による半導体装置
の製造方法を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 半導体基板としてのシリコン単結晶基板、３，３ａ
絶縁膜としてのシリコン酸化膜、４，４ａ コンタク
トホール、５，５ａ 損傷層、６，６ａ 堆積物、７，
７ａ 電極配線層、９ ポリシリコン配線層。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/768

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリコン単結晶から成る半導体基板上に
   絶縁膜を形成する工程と、上記絶縁膜上にホトレジスト
   ・パターンを形成し、該ホトレジスト・パターンをマス
   クにして上記絶縁膜をエッチングして上記半導体基板表
   面に到達するコンタクトホールを形成する工程と、この
   コンタクトホール形成時の上記絶縁膜のエッチングによ
   り上記コンタクトホール底の上記半導体基板表面に形成
   される損傷および堆積物を、上記半導体基板をハロゲン
   化合物を含む雰囲気中にて熱処理することにより除去す
   る工程と、次いで上記コンタクトホールを介して上記半
   導体基板表面にコンタクトする電極配線層を形成する工
   程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方
   法。
2. 【請求項２】 半導体基板をハロゲン化合物を含む雰囲
   気中にて熱処理する工程において、コンタクトホール底
   のシリコンの削れ量が１５．０ｎｍを越えないことを特
   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３】 半導体基板上に第１の配線層となるポリ
   シリコン配線層を形成する工程と、次いで全面に絶縁膜
   を形成する工程と、上記絶縁膜上にホトレジスト・パタ
   ーンを形成し、該ホトレジスト・パターンをマスクにし
   て上記絶縁膜をエッチングして上記ポリシリコン配線層
   に到達するコンタクトホールを形成する工程と、このコ
   ンタクトホール形成時の上記絶縁膜のエッチングにより
   上記コンタクトホール底の上記ポリシリコン配線層表面
   に形成される損傷層および堆積物を、上記半導体基板を
   ハロゲン化合物を含む雰囲気中にて熱処理することによ
   り除去する工程と、次いで上記コンタクトホールを介し
   て上記ポリシリコン配線層にコンタクトする第２の配線
   層となる電極配線層を形成する工程と、を有することを
   特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 【請求項４】 半導体基板をハロゲン化合物を含む雰囲
   気中にて熱処理するに先立って、コンタクトホール底表
   面の自然酸化膜を除去することを特徴とする請求項１〜
   ３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
5. 【請求項５】 コンタクトホール底表面の自然酸化膜除
   去を、半導体基板を水素雰囲気中にて熱処理することに
   より行い、引き続いて同一真空中でハロゲン化合物を含
   む雰囲気中にて熱処理を行うことを特徴とする請求項４
   記載の半導体装置の製造方法。
6. 【請求項６】 水素雰囲気中での熱処理による自然酸化
   膜除去を、処理温度の下限を８００℃として行うことを
   特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。
7. 【請求項７】 コンタクトホール底表面の自然酸化膜除
   去を、半導体基板を微量のＳｉＨ₄を添加した水素雰囲
   気中にて熱処理することにより行うことを特徴とする請
   求項５記載の半導体装置の製造方法。
8. 【請求項８】 コンタクトホール底表面の自然酸化膜除
   去におけるＳｉＨ₄の添加量を１００ＰＰＭ以下にする
   ことを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方
   法。
9. 【請求項９】 半導体基板をハロゲン化合物を含む雰囲
   気中にて熱処理する工程と、次いで電極配線層を形成す
   る工程とを連続して同一真空中にて行うことを特徴とす
   る請求項１〜８のいずれかに記載の半導体装置の製造方
   法。
10. 【請求項１０】 ハロゲン化合物としてＨＣｌを用いる
    ことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の半導
    体装置の製造方法。
11. 【請求項１１】 コンタクトホールを介して下地に接続
    形成する電極配線層を、ポリシリコン薄膜で構成するこ
    とを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の半導
    体装置の製造方法。