JPH11204455A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH11204455A
JPH11204455A JP1814098A JP1814098A JPH11204455A JP H11204455 A JPH11204455 A JP H11204455A JP 1814098 A JP1814098 A JP 1814098A JP 1814098 A JP1814098 A JP 1814098A JP H11204455 A JPH11204455 A JP H11204455A
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JP
Japan
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layer
semiconductor device
insulator
manufacturing
metal silicide
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Application number
JP1814098A
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Japanese (ja)
Inventor
Takaaki Miyamoto
孝章 宮本
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To electrically connect an upper layer interconnection or the like with a high-melting metal silicide layer at low resistance without removing the high-melting metal silicide but removing only carbon fluoride and oxide formed thereon which serve as an insulator. SOLUTION: Carbon fluoride and oxide 15 on a CoSi2 layer 12 is reacted with hydrogen atoms (H*) in an exited state. Through reduction with the exited state hydrogen atoms, the carbon fluoride in the carbon fluoride and oxide 15 is volatilized and removed as CH4 and HF, and the oxide is volatilized and removed as H2 O. On the other hand, even if the CoSi. layer 12 is exposed to the exited state hydrogen atoms, the CoSi2 layer 12 is hardly volatilized and removed because hydride of Co is very unlikely to be produced.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本願の発明は、高融点金属シ
リサイド層を有する半導体装置の製造方法に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having a high melting point metal silicide layer.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の動作を高速化させるため
に、配線やゲート電極を多結晶Si層と高融点金属シリ
サイド層との2層から成るポリサイド構造にしたり、拡
散層の表面やゲート電極の上面等に自己整合的に高融点
金属シリサイド層を形成する所謂サリサイド技術を採用
したりしている。
2. Description of the Related Art In order to speed up the operation of a semiconductor device, a wiring or a gate electrode has a polycide structure composed of a polycrystalline Si layer and a refractory metal silicide layer, or a surface of a diffusion layer or a gate electrode. A so-called salicide technique for forming a refractory metal silicide layer in a self-aligned manner on the upper surface or the like is employed.

【0003】一方、高融点金属シリサイド層に臨む高ア
スペクト比で且つ微細径の接続孔は、一般に、フッ素系
ガスを用いたドライエッチングによって開孔されてい
る。これは、高融点金属のフッ化物が揮発しにくいの
で、高融点金属シリサイド層を過剰にエッチングするこ
となく接続孔を開孔することができるからである。
On the other hand, connection holes having a high aspect ratio and a fine diameter facing the high melting point metal silicide layer are generally formed by dry etching using a fluorine-based gas. This is because the fluoride of the refractory metal is less likely to volatilize, so that the connection hole can be formed without excessively etching the refractory metal silicide layer.

【0004】しかし、図3に示す様に、例えば、拡散層
11の表面に形成されているCoSi2 層12を覆って
いる層間絶縁膜13に接続孔14を開孔すると、この開
孔に際しては、一般に、有機膜であるレジスト(図示せ
ず)がドライエッチングのマスクとして用いられるの
で、接続孔14内のCoSi2 層12上に炭素フッ化物
が形成される。この炭素フッ化物は、酸素を含む混合ガ
スのプラズマを用いるレジストのアッシング工程や洗浄
工程を接続孔14の開孔工程に続いて行っても、十分に
は除去することができない場合がある。また、炭素フッ
化物をアッシング工程で除去することができたとして
も、酸素を含む混合ガスのプラズマに接続孔14内のC
oSi2 層12の表面が曝されるので、この表面に酸化
物が形成されて、結局、炭素フッ化物及び酸化物15が
CoSi2 層12上に形成される。
However, as shown in FIG. 3, for example, when a connection hole 14 is formed in the interlayer insulating film 13 covering the CoSi 2 layer 12 formed on the surface of the diffusion layer 11, Generally, since a resist (not shown) which is an organic film is used as a mask for dry etching, carbon fluoride is formed on the CoSi 2 layer 12 in the connection hole 14. In some cases, the carbon fluoride cannot be sufficiently removed even if a resist ashing step or a cleaning step using plasma of a mixed gas containing oxygen is performed following the step of opening the connection holes 14. Further, even if the carbon fluoride can be removed in the ashing step, the plasma of the mixed gas containing oxygen contains C
Since the surface of the oSi 2 layer 12 is exposed, an oxide is formed on this surface, and eventually carbon fluoride and oxide 15 are formed on the CoSi 2 layer 12.

【0005】そして、炭素フッ化物及び酸化物15が絶
縁物であるので、接続孔14内のCoSi2 層12上に
炭素フッ化物及び酸化物15が残存していると、接続孔
14を埋めるプラグや上層の配線等とCoSi2 層12
とを低抵抗で電気的に接続することができない。そこ
で、従来は、Arイオンの衝撃による物理的スパッタリ
ング作用を利用する逆スパッタ法で、炭素フッ化物及び
酸化物15を除去していた。
[0005] Since the carbon fluoride and the oxide 15 are insulators, if the carbon fluoride and the oxide 15 remain on the CoSi 2 layer 12 in the connection hole 14, the plug filling the connection hole 14 is removed. And upper wiring and CoSi 2 layer 12
Cannot be electrically connected with low resistance. Therefore, conventionally, the carbon fluoride and the oxide 15 have been removed by a reverse sputtering method utilizing a physical sputtering effect by bombardment of Ar ions.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところが、高融点金属
シリサイド層であるCoSi2 層12やTiSi2 層等
のスパッタ率の方が炭素フッ化物及び酸化物15のスパ
ッタ率よりも5〜10倍程度も高い。このため、Arイ
オンによる逆スパッタ法では、炭素フッ化物及び酸化物
15が完全に除去される前にCoSi2 層12が除去さ
れて、半導体装置の動作の高速化という当初の目的を十
分には達成することできないおそれがあった。
However, the sputtering rate of the refractory metal silicide layer such as the CoSi 2 layer 12 and the TiSi 2 layer is about 5 to 10 times that of the carbon fluoride and the oxide 15. Is also expensive. Therefore, in the reverse sputtering method using Ar ions, the CoSi 2 layer 12 is removed before the carbon fluoride and the oxide 15 are completely removed, and the initial purpose of speeding up the operation of the semiconductor device is sufficiently achieved. It could not be achieved.

【0007】また、高アスペクト比で且つ微細径の接続
孔14では、物理的にスパッタリングされた炭素フッ化
物及び酸化物15が接続孔14外へ排出されずに接続孔
14の側壁に再付着して、接続孔14を埋めるプラグや
上層の配線等の埋め込み状態が悪化する。このため、接
続孔14を埋めるプラグや上層の配線等とCoSi2
12とを低抵抗で電気的に接続することが困難であっ
た。
In the connection hole 14 having a high aspect ratio and a small diameter, physically sputtered carbon fluoride and oxide 15 are not discharged to the outside of the connection hole 14 but adhere to the side wall of the connection hole 14 again. As a result, the state of embedding the plugs filling the connection holes 14 and the wiring in the upper layer deteriorates. For this reason, it was difficult to electrically connect the CoSi 2 layer 12 with the plug or the upper wiring, which fills the connection hole 14, and the CoSi 2 layer 12 with low resistance.

【0008】従って、本願の発明は、高融点金属シリサ
イド層を除去することなくその上の絶縁物である炭素フ
ッ化物及び酸化物のみを除去することができて、上層の
配線等と高融点金属シリサイド層とを低抵抗で電気的に
接続することができ、また、プラグや上層の配線等で接
続孔を良好に埋めることができて、接続孔を埋めるプラ
グや上層の配線等と高融点金属シリサイド層とを低抵抗
で電気的に接続することができる半導体装置の製造方法
を提供することを目的としている。
Accordingly, the invention of the present application is capable of removing only the carbon fluoride and oxide which are insulators on the refractory metal silicide layer without removing the refractory metal silicide layer. It can be electrically connected to the silicide layer with low resistance, and can well fill the connection holes with plugs and upper wiring, etc. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device capable of electrically connecting a silicide layer with a low resistance.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1に係る半導体装
置の製造方法では、絶縁物と励起状態の水素原子とを反
応させるので、励起状態の水素原子による還元で、絶縁
物中の炭素フッ化物はCHx 及びHFとして揮発除去さ
れ、酸化物はH2 Oとして揮発除去される。しかし、励
起状態の水素原子に高融点金属シリサイド層が曝されて
も、高融点金属の水素化物が非常に生成されにくいの
で、高融点金属シリサイド層は殆ど揮発除去されない。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect, the insulator reacts with the hydrogen atoms in the excited state, so that the carbon atoms in the insulator are reduced by the hydrogen atoms in the excited state. product is volatilized and removed as CH x and HF, oxides are volatilized and removed as H 2 O. However, even if the refractory metal silicide layer is exposed to the hydrogen atoms in the excited state, hydride of the refractory metal is hardly generated, so that the refractory metal silicide layer is hardly volatilized and removed.

【0010】請求項2に係る半導体装置の製造方法で
は、接続孔の底部における絶縁物が揮発除去されるの
で、接続孔のアスペクト比が高く且つ径が微細でも、接
続孔の底部から除去された絶縁物が接続孔外へ排出され
て接続孔の側壁に再付着しない。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the second aspect, since the insulator at the bottom of the connection hole is volatilized and removed, even if the connection hole has a high aspect ratio and a small diameter, it is removed from the bottom of the connection hole. The insulator is discharged out of the connection hole and does not adhere again to the side wall of the connection hole.

【0011】請求項3に係る半導体装置の製造方法で
は、プラズマ中における水素ガスの解離及び励起によっ
て励起状態の水素原子を発生させるので、励起状態の水
素原子を容易に発生させることができる。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the third aspect, the excited hydrogen atoms are generated by the dissociation and excitation of the hydrogen gas in the plasma, so that the excited hydrogen atoms can be easily generated.

【0012】請求項4に係る半導体装置の製造方法で
は、絶縁物の除去とコンタクトメタル及びバリアメタル
層の堆積とを非酸化性の環境中で引き続いて行うので、
絶縁物を除去した後の高融点金属シリサイド層の表面に
自然酸化膜が形成されない。このため、高融点金属シリ
サイド層とコンタクトメタル及びバリアメタル層との間
に絶縁物が介在しない。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth aspect, the removal of the insulator and the deposition of the contact metal and the barrier metal layer are performed successively in a non-oxidizing environment.
No natural oxide film is formed on the surface of the refractory metal silicide layer after removing the insulator. Therefore, no insulator is interposed between the refractory metal silicide layer and the contact metal and barrier metal layers.

【0013】請求項5に係る半導体装置の製造方法で
は、絶縁物の除去と高融点金属−窒素−シリコン化合物
層の形成とを非酸化性の環境中で引き続いて行うので、
絶縁物を除去した後の高融点金属シリサイド層の表面に
自然酸化膜が形成されない。このため、高融点金属シリ
サイド層と高融点金属−窒素−シリコン化合物層との間
に絶縁物が介在しない。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the fifth aspect, the removal of the insulator and the formation of the high melting point metal-nitrogen-silicon compound layer are performed successively in a non-oxidizing environment.
No natural oxide film is formed on the surface of the refractory metal silicide layer after removing the insulator. Therefore, no insulator is interposed between the refractory metal silicide layer and the refractory metal-nitrogen-silicon compound layer.

【0014】しかも、高融点金属−窒素−シリコン化合
物層は、非晶質構造かまたは結晶粒界に窒素が詰め込ま
れた多結晶構造であるので、金属元素が高融点金属−窒
素−シリコン化合物層を透過して高融点金属シリサイド
層と反応することを抑制するバリア層として機能する。
Moreover, since the refractory metal-nitrogen-silicon compound layer has an amorphous structure or a polycrystalline structure in which nitrogen is packed in crystal grain boundaries, the metal element is a refractory metal-nitrogen-silicon compound layer. And functions as a barrier layer that suppresses the reaction with the high melting point metal silicide layer by transmitting light.

【0015】請求項6に係る半導体装置の製造方法で
は、窒素ガスと水素ガスとの混合ガスのプラズマを生成
し、このプラズマ中には多量のNHラジカルが存在する
ので、NHラジカルを容易に発生させることができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a plasma of a mixed gas of a nitrogen gas and a hydrogen gas is generated, and since a large amount of NH radicals are present in the plasma, NH radicals are easily generated. Can be done.

【0016】請求項7に係る半導体装置の製造方法で
は、高融点金属−窒素−シリコン化合物層の形成と金属
膜の堆積とを非酸化性の環境中で引き続いて行うので、
高融点金属−窒素−シリコン化合物層の表面に自然酸化
膜が形成されない。このため、高融点金属−窒素−シリ
コン化合物層と金属膜との間に自然酸化膜が介在しな
い。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the formation of the refractory metal-nitrogen-silicon compound layer and the deposition of the metal film are successively performed in a non-oxidizing environment.
No natural oxide film is formed on the surface of the refractory metal-nitrogen-silicon compound layer. Therefore, no natural oxide film is interposed between the high melting point metal-nitrogen-silicon compound layer and the metal film.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本願の発明の第1及び第2
実施形態を、図1、2を参照しながら説明する。図1
が、第1実施形態を示している。この第1実施形態で
は、図1(a)に示す様に、ウェハに拡散層11を形成
し、拡散層11の表面にCoSi2 層12を形成し、C
oSi2 層12を層間絶縁膜13で覆う。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the first and second embodiments of the present invention will be described.
An embodiment will be described with reference to FIGS. FIG.
Shows the first embodiment. In the first embodiment, as shown in FIG. 1A, a diffusion layer 11 is formed on a wafer, a CoSi 2 layer 12 is formed on a surface of the diffusion layer 11, and C
The oSi 2 layer 12 is covered with an interlayer insulating film 13.

【0018】その後、接続孔のパターンの開口を有する
レジスト(図示せず)を層間絶縁膜13上に形成し、こ
のレジストをマスクにした下記の条件のドライエッチン
グで、層間絶縁膜13に接続孔14を開孔する。そし
て、層間絶縁膜13上のレジストをアッシングで除去
し、更に、硫酸と過酸化水素水との混合液による洗浄を
行う。この状態では、接続孔14の底部に炭素フッ化物
及び酸化物15が残存している。
Thereafter, a resist (not shown) having an opening of the pattern of the connection hole is formed on the interlayer insulating film 13, and the connection hole is formed in the interlayer insulating film 13 by dry etching using the resist as a mask under the following conditions. 14 is opened. Then, the resist on the interlayer insulating film 13 is removed by ashing, and further, cleaning with a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide is performed. In this state, carbon fluoride and oxide 15 remain at the bottom of connection hole 14.

【0019】接続孔のドライエッチング条件 ガス:C4 8 /CO/O2 /Ar=12/150/2
00/5sccm 高周波電力:1.7kW 圧力:6Pa
Dry etching conditions for connection holes Gas: C 4 F 8 / CO / O 2 / Ar = 12/150/2
00/5 sccm High frequency power: 1.7 kW Pressure: 6 Pa

【0020】その後、ECRプラズマCVD装置にウェ
ハを搬送し、下記の条件でH2 /Arプラズマを生成
し、このH2 /Arプラズマをウェハに照射する。プラ
ズマ中では、H2 ガスは、電子と衝突して、H原子に解
離すると共に励起状態になる(H2 +e→2H*
e)。
[0020] Then, transfer the wafer to the ECR plasma CVD apparatus, it generates a H 2 / Ar plasma under the following conditions, irradiating the H 2 / Ar plasma to the wafer. In the plasma, H 2 gas collides with an electron, dissociates into H atoms, and becomes an excited state (H 2 + e → 2H * +).
e).

【0021】H2 /Arプラズマの生成条件 ガス:H2 /Ar=100/100〜250sccm マイクロ波電力:2.8kW 温度:100〜500℃Generation conditions of H 2 / Ar plasma Gas: H 2 / Ar = 100 / 100-250 sccm Microwave power: 2.8 kW Temperature: 100-500 ° C.

【0022】図1(b)にも示す様に、励起状態のH原
子(H* )は接続孔14の底部における炭素フッ化物及
び酸化物15を還元し、この炭素フッ化物及び酸化物1
5中の炭素フッ化物はCH4 及びHFとして揮発除去さ
れ(5H* +CF→CH4 +HF)、酸化物はH2 Oと
して揮発除去される(4H* +SiO2 →2H2 O+S
i)。しかし、励起状態のH原子にCoSi2 層12が
曝されても、Coの水素化物が非常に生成されにくいの
で、CoSi2 層12は殆ど揮発除去されない。
As shown in FIG. 1B, the H atoms (H * ) in the excited state reduce the carbon fluoride and the oxide 15 at the bottom of the connection hole 14 and reduce the carbon fluoride and the oxide 1.
The carbon fluoride in 5 is volatilized and removed as CH 4 and HF (5H * + CF → CH 4 + HF), and the oxide is volatilized and removed as H 2 O (4H * + SiO 2 → 2H 2 O + S).
i). However, even when the CoSi 2 layer 12 is exposed to H atoms in an excited state, hydrides of Co are very unlikely to be generated, so that the CoSi 2 layer 12 is hardly volatilized and removed.

【0023】次に、図1(c)に示す様に、ウェハを大
気に曝すことなく、引き続き、炭素フッ化物及び酸化物
15を除去したECRプラズマCVD装置内における下
記の条件のECRプラズマCVD法で、Ti膜16(コ
ンタクトメタル)とTiN膜17(バリアメタル)とを
順次に堆積させて、これらのTi膜16とTiN膜17
とでコンタクトメタル及びバリアメタル層18を形成す
る。
Next, as shown in FIG. 1C, without exposing the wafer to the atmosphere, the ECR plasma CVD method under the following conditions in the ECR plasma CVD apparatus from which the carbon fluoride and the oxide 15 have been removed. Then, a Ti film 16 (contact metal) and a TiN film 17 (barrier metal) are sequentially deposited, and these Ti film 16 and TiN film 17 are deposited.
Then, a contact metal and barrier metal layer 18 is formed.

【0024】Ti膜のECRプラズマCVD条件 ガス:TiCl4 /H2 /Ar=2/100/250s
ccm マイクロ波電力:2.8kW 温度:300〜500℃
ECR plasma CVD conditions for Ti film Gas: TiCl 4 / H 2 / Ar = 2/100 / 250s
ccm Microwave power: 2.8 kW Temperature: 300-500 ° C

【0025】TiN膜のECRプラズマCVD条件 ガス:TiCl4 /H2 /N2 /Ar=7/50/10
0/170sccm マイクロ波電力:2.8kW 温度:300〜500℃
ECR plasma CVD conditions for TiN film Gas: TiCl 4 / H 2 / N 2 / Ar = 7/50/10
0/170 sccm Microwave power: 2.8 kW Temperature: 300-500 ° C

【0026】その後、図示されてはいないが、接続孔1
4を埋めることができる厚さのW膜をCVD法で全面に
堆積させ、層間絶縁膜13上のW膜並びにコンタクトメ
タル及びバリアメタル層18をエッチバックで除去し
て、これらのW膜並びにコンタクトメタル及びバリアメ
タル層18から成るプラグで接続孔14を埋める。そし
て、更に、従来公知の工程で上層の配線等を形成して、
この半導体装置を完成させる。
Thereafter, although not shown, the connection hole 1
4 is deposited on the entire surface by a CVD method, and the W film on the interlayer insulating film 13 and the contact metal and barrier metal layers 18 are removed by etch-back. The connection hole 14 is filled with a plug made of a metal and a barrier metal layer 18. Then, furthermore, an upper layer wiring or the like is formed by a conventionally known process,
This semiconductor device is completed.

【0027】図2が、第2実施形態を示している。この
第2実施形態では、上述の第1実施形態と同様にして接
続孔14を開孔し且つアッシング及び洗浄までを行った
ウェハを、平行平板型の前処理室とCVD室とを有する
CVD装置に搬送する。そして、前処理室内において下
記の条件でH2 /Arプラズマを生成し、図2(a)に
示す様に、励起状態のH原子で接続孔14の底部におけ
る炭素フッ化物及び酸化物15を揮発除去する。
FIG. 2 shows a second embodiment. In the second embodiment, a wafer in which the connection holes 14 are opened and ashing and cleaning are performed in the same manner as in the above-described first embodiment is transferred to a CVD apparatus having a parallel plate type pretreatment chamber and a CVD chamber. Transport to Then, H 2 / Ar plasma is generated in the pretreatment chamber under the following conditions, and as shown in FIG. 2A, carbon fluoride and oxide 15 at the bottom of the connection hole 14 are volatilized by H atoms in an excited state. Remove.

【0028】H2 /Arプラズマの生成条件 ガス:H2 /Ar=100/100〜250sccm 高周波電力:0.1〜1.0kW 温度:20℃Conditions for generating H 2 / Ar plasma Gas: H 2 / Ar = 100/100 to 250 sccm High frequency power: 0.1 to 1.0 kW Temperature: 20 ° C.

【0029】次に、ウェハを大気に曝すことなく、引き
続き、炭素フッ化物及び酸化物15を除去した前処理室
内において、下記の条件でH2 /N2 /Arプラズマを
生成し、このH2 /N2 /Arプラズマをウェハに照射
する。
Next, without exposing the wafer to air, subsequently, in the pretreatment chamber to remove carbon fluorides and oxides 15, generates the H 2 / N 2 / Ar plasma under the following conditions, the H 2 Irradiate the wafer with / N 2 / Ar plasma.

【0030】H2 /N2 /Arプラズマの生成条件 ガス:H2 /N2 /Ar=50/100/170scc
m 高周波電力:0.2〜1.0kW 温度:20℃
Conditions for generating H 2 / N 2 / Ar plasma Gas: H 2 / N 2 / Ar = 50/100/170 scc
m High frequency power: 0.2-1.0 kW Temperature: 20 ° C

【0031】H2 /N2 /Arプラズマ中には多量のN
Hラジカル(NH* )が存在しているので、このNHラ
ジカルがCoSi2 層12中のSiと主に反応して、図
2(b)に示す様に、CoSi2 層12の表面にCo−
Si−N層21が形成される。
A large amount of N is contained in the H 2 / N 2 / Ar plasma.
Since H radicals (NH *) is present, the NH radical primarily react with Si in the CoSi 2 layer 12, as shown in FIG. 2 (b), the surface of the CoSi 2 layer 12 Co-
The Si-N layer 21 is formed.

【0032】次に、ウェハを大気に曝すことなく前処理
室からCVD室に搬送し、ジメチル水素化アルミニウム
及びH2 を夫々原料ガス及びキャリアガスとする下記の
条件のCVD法で、図2(c)に示す様に、Al膜22
を堆積させる。
Next, the wafer is transferred from the pretreatment chamber to the CVD chamber without exposing it to the atmosphere, and the dimethyl aluminum hydride and H 2 are used as a source gas and a carrier gas, respectively, by the CVD method shown in FIG. c) As shown in FIG.
Is deposited.

【0033】Al膜のCVD条件 全圧:2Torr ジメチル水素化アルミニウムの分圧:0.1〜0.2T
orr 温度:204℃ 時間:80〜130秒
CVD conditions for Al film Total pressure: 2 Torr Partial pressure of dimethyl aluminum hydride: 0.1 to 0.2 T
orr Temperature: 204 ° C Time: 80-130 seconds

【0034】このとき、露出面のうちでCo−Si−N
層21のみが金属層であるので、このCo−Si−N層
21からの自由電子の供与によってジメチル水素化アル
ミニウムの吸着分解反応が生じる。この結果、Co−S
i−N層21上つまり接続孔14内にのみAl膜22が
選択的に堆積して、接続孔14を埋めるプラグがAl膜
22によって形成される。そして、更に、従来公知の工
程で上層の配線(図示せず)等を形成して、この半導体
装置を完成させる。
At this time, Co-Si-N
Since only the layer 21 is a metal layer, the free decomposition of the dimethyl aluminum hydride is caused by the donation of free electrons from the Co—Si—N layer 21. As a result, Co-S
The Al film 22 is selectively deposited only on the i-N layer 21, that is, only in the connection hole 14, and a plug filling the connection hole 14 is formed by the Al film 22. Then, an upper layer wiring (not shown) and the like are formed by a conventionally known process to complete the semiconductor device.

【0035】この第2実施形態におけるCo−Si−N
層21は、非晶質構造かまたは結晶粒界に窒素が詰め込
まれた多結晶構造であるので、Al膜22中のAl元素
がCo−Si−N層21を透過してCoSi2 層12と
反応することを抑制するバリア層として機能する。この
ため、Al膜22とCoSi2 層12とが低抵抗で電気
的に接続される。
The Co-Si-N according to the second embodiment
Layer 21, since it is a polycrystalline structure which nitrogen is packed to an amorphous structure or a crystal grain boundary, Al element in the Al film 22 and the CoSi 2 layer 12 passes through the CoSi-N layer 21 It functions as a barrier layer that suppresses the reaction. Therefore, the Al film 22 and the CoSi 2 layer 12 are electrically connected with low resistance.

【0036】なお、以上の第1及び第2実施形態の何れ
においても、拡散層11の表面にCoSi2 層12を形
成しているが、ゲート電極や配線の上面にCoSi2
12を形成してもよく、TiSi2 層等の他の高融点金
属シリサイド層をCoSi2層12の代わりに用いても
よい。
[0036] In any of the above first and second embodiments, to form a CoSi 2 layer 12 on the surface of the diffusion layer 11, a CoSi 2 layer 12 formed on the upper surface of the gate electrode and wiring Alternatively, another refractory metal silicide layer such as a TiSi 2 layer may be used instead of the CoSi 2 layer 12.

【0037】また、以上の第1及び第2実施形態の何れ
においても、接続孔14の底部における炭素フッ化物及
び酸化物15を除去しているが、接続孔14の底部以外
の部分における炭素フッ化物及び酸化物15の除去にも
本願の発明を適用することができる。
In each of the first and second embodiments described above, the carbon fluoride and oxide 15 at the bottom of the connection hole 14 are removed, but the carbon fluoride at portions other than the bottom of the connection hole 14 is removed. The invention of the present application can be applied to the removal of the oxide and the oxide 15.

【0038】[0038]

【発明の効果】請求項1に係る半導体装置の製造方法で
は、絶縁物は揮発除去されるが高融点金属シリサイド層
は殆ど揮発除去されない。このため、高融点金属シリサ
イド層を除去することなくその上の絶縁物のみを除去す
ることができて、上層の配線等と高融点金属シリサイド
層とを低抵抗で電気的に接続することができる。
According to the first aspect of the present invention, the insulator is volatilized and removed, but the refractory metal silicide layer is hardly volatilized and removed. Therefore, only the insulator on the refractory metal silicide layer can be removed without removing the refractory metal silicide layer, and the upper wiring or the like and the refractory metal silicide layer can be electrically connected with low resistance. .

【0039】請求項2に係る半導体装置の製造方法で
は、接続孔の底部から除去された絶縁物が接続孔外へ排
出されて接続孔の側壁に再付着しない。このため、プラ
グや上層の配線等で接続孔を良好に埋めることができ
て、接続孔を埋めるプラグや上層の配線等と高融点金属
シリサイド層とを低抵抗で電気的に接続することができ
る。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the second aspect, the insulator removed from the bottom of the connection hole is discharged out of the connection hole and does not adhere again to the side wall of the connection hole. Therefore, the connection hole can be satisfactorily filled with the plug or the upper wiring, and the plug or the upper wiring filling the connection hole and the high melting point metal silicide layer can be electrically connected with low resistance. .

【0040】請求項3に係る半導体装置の製造方法で
は、励起状態の水素原子を容易に発生させることができ
るので、上層の配線等と高融点金属シリサイド層とを低
抵抗で容易に電気的に接続することができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the third aspect, since hydrogen atoms in an excited state can be easily generated, the upper wiring and the like and the refractory metal silicide layer can be easily electrically connected with low resistance. Can be connected.

【0041】請求項4に係る半導体装置の製造方法で
は、高融点金属シリサイド層とコンタクトメタル及びバ
リアメタル層との間に絶縁物が介在しないので、高融点
金属シリサイド層を覆うコンタクトメタル及びバリアメ
タル層を堆積させても、このコンタクトメタル及びバリ
アメタル層上の上層の配線等と高融点金属シリサイド層
とを低抵抗で電気的に接続することができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth aspect, since no insulator is interposed between the refractory metal silicide layer and the contact metal and the barrier metal layer, the contact metal and the barrier metal covering the refractory metal silicide layer are provided. Even if a layer is deposited, it is possible to electrically connect the upper wiring and the like on the contact metal and barrier metal layers to the refractory metal silicide layer with low resistance.

【0042】請求項5に係る半導体装置の製造方法で
は、バリア層として機能する高融点金属−窒素−シリコ
ン化合物層と高融点金属シリサイド層との間に絶縁物が
介在しないので、高融点金属シリサイド層を覆うバリア
層を形成しても、このバリア層上の上層の配線等と高融
点金属シリサイド層とを低抵抗で電気的に接続すること
ができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the fifth aspect, since no insulator is interposed between the refractory metal-nitrogen-silicon compound layer functioning as a barrier layer and the refractory metal silicide layer, Even if a barrier layer covering the layer is formed, an upper wiring or the like on the barrier layer can be electrically connected to the refractory metal silicide layer with low resistance.

【0043】請求項6に係る半導体装置の製造方法で
は、NHラジカルを容易に発生させることができるの
で、上層の配線等と高融点金属シリサイド層とを低抵抗
で容易に電気的に接続することができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the sixth aspect, since NH radicals can be easily generated, the upper wiring and the like and the refractory metal silicide layer can be easily electrically connected with low resistance. Can be.

【0044】請求項7に係る半導体装置の製造方法で
は、高融点金属−窒素−シリコン化合物層と金属膜との
間に自然酸化膜が介在しないので、高融点金属−窒素−
シリコン化合物層上に高い選択性で金属膜を堆積させる
ことができ、且つ、これらの金属膜と高融点金属シリサ
イド層とを低抵抗で電気的に接続することができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the seventh aspect, since no natural oxide film is interposed between the high melting point metal-nitrogen-silicon compound layer and the metal film, the high melting point metal-nitrogen
A metal film can be deposited on the silicon compound layer with high selectivity, and these metal films can be electrically connected to the refractory metal silicide layer with low resistance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本願の発明の第1実施形態を工程順に示す側断
面図である。
FIG. 1 is a side sectional view showing a first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図2】本願の発明の第2実施形態を工程順に示す側断
面図である。
FIG. 2 is a side sectional view showing a second embodiment of the present invention in the order of steps.

【図3】接続孔の底部に絶縁物が形成されている状態を
示す側断面図である。
FIG. 3 is a side sectional view showing a state where an insulator is formed at the bottom of a connection hole.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12…CoSi2 層(高融点金属シリサイド層)、14
…接続孔、15…炭素フッ化物及び酸化物(絶縁物)、
18…コンタクトメタル及びバリアメタル層、21…C
o−Si−N層(高融点金属−窒素−シリコン化合物
層)、22…Al膜
12 ... CoSi 2 layer (high melting point metal silicide layer), 14
... connection holes, 15 ... carbon fluorides and oxides (insulators),
18 contact metal and barrier metal layers, 21 C
o-Si-N layer (high melting point metal-nitrogen-silicon compound layer), 22 ... Al film

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高融点金属シリサイド層上の絶縁物と励
起状態の水素原子とを反応させて、前記高融点金属シリ
サイド層上から前記絶縁物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 method of manufacturing a semiconductor device, comprising: reacting an insulator on a refractory metal silicide layer with a hydrogen atom in an excited state to remove the insulator from the refractory metal silicide layer. .
【請求項2】 前記高融点金属シリサイド層に臨む接続
孔の底部における前記絶縁物と前記水素原子とを反応さ
せる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。
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the insulator and the hydrogen atoms at the bottom of the connection hole facing the refractory metal silicide layer are reacted.
【請求項3】 プラズマ中における水素ガスの解離及び
励起によって前記水素原子を発生させることを特徴とす
る請求項1記載の半導体装置の製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein said hydrogen atoms are generated by dissociation and excitation of hydrogen gas in plasma.
【請求項4】 前記絶縁物の除去と、この除去を行った
部分を覆うコンタクトメタル及びバリアメタル層の堆積
とを、非酸化性の環境中で引き続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。
4. The method according to claim 1, wherein the step of removing the insulator and the step of depositing a contact metal and a barrier metal layer covering the removed portion are successively performed in a non-oxidizing environment. Of manufacturing a semiconductor device.
【請求項5】 前記絶縁物の除去と、この除去を行った
部分の表面とNHラジカルとの反応による高融点金属−
窒素−シリコン化合物層の形成とを、非酸化性の環境中
で引き続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。
5. The method according to claim 1, wherein the insulating material is removed, and the surface of the removed portion reacts with NH radicals to form a high melting point metal.
2. The method according to claim 1, wherein the step of forming the nitrogen-silicon compound layer is performed continuously in a non-oxidizing environment.
【請求項6】 窒素ガスと水素ガスとの混合ガスのプラ
ズマを生成することによって前記NHラジカルを発生さ
せる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。
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein said NH radical is generated by generating plasma of a mixed gas of nitrogen gas and hydrogen gas.
【請求項7】 前記高融点金属−窒素−シリコン化合物
層の形成と、この高融点金属−窒素−シリコン化合物層
上への金属膜の堆積とを、非酸化性の環境中で引き続い
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. The step of forming the high melting point metal-nitrogen-silicon compound layer and the step of depositing a metal film on the high melting point metal-nitrogen-silicon compound layer in a non-oxidizing environment. 6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein:
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