JP2798321B2

JP2798321B2 - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2798321B2
Application number: JP4079319A
Authority: JP
Inventors: 幸二郎杠
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-03-06
Filing date: 1992-02-27
Publication date: 1998-09-17
Anticipated expiration: 2013-09-17
Also published as: JPH05102076A

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、特にコンタクトの形成方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の半導体装置の製造方法を示
し、シリコン基板上の、チタンによりシリサイド化した
活性領域に直接コンタクトをあけ、多結晶シリコン膜に
より配線を行うものである。図４(a) に示す様にＰ型シ
リコン基板又はシリコン基板内に形成されたＰウエル領
域１内にいわゆるＬＯＣＯＳ法（Local Oxidation of S
ilicon法）により、例えば厚さ６００ｎｍの厚いシリコ
ン酸化膜２を１０００℃の水蒸気雰囲気において形成
し、活性領域を分離する。同時に厚いシリコン酸化膜２
の下に、酸化前にイオン注入されたボロンによりＰ型チ
ャネルカット層３を自己整合的に形成する。

【０００３】続いてこの厚いシリコン酸化膜２によって
分離された活性領域にヒ素イオンを、例えば５０ｋｅＶ
のエネルギーで３×１０¹⁵cm^-2の量を注入した後、酸素
雰囲気中で９５０℃，３０分の熱処理を行うことによ
り、Ｐウエル領域１の結晶性の回復及びヒ素イオンを活
性化するとともに、ヒ素イオンが拡散することによりｎ
型不純物活性層４を形成する。

【０００４】次に図４(b) に示すように、基板全面にチ
タンをスパッタ法により堆積することにより、例えば厚
さ１００ｎｍのチタン膜５を形成する。

【０００５】この後、例えば７００℃窒素雰囲気中で３
０秒間ランプアニール法により熱処理すると、上記チタ
ン膜５はシリコン基板面が露出しているｎ型不純物活性
層４と反応して自己整合的にチタンシリサイド膜６がそ
の表面に形成される。一方厚いシリコン酸化膜２上では
チタン膜５の反応はおこらない。次に例えば硫酸と過酸
化水素水との混合溶液により、上記厚いシリコン酸化膜
２上の未反応のチタン膜５を除去することにより、図４
(c) に示す様にｎ型不純物活性層４上にのみ約１５０ｎ
ｍのチタンシリサイド膜６が形成される。

【０００６】次に図４(d) に示す様に、例えば減圧下に
おける化学的気相成長法、いわゆる減圧ＣＶＤ法によ
り、例えば厚さ２００ｎｍのシリコン酸化膜７を層間絶
縁膜として形成する。次に周知のフォトリソグラフィー
法にてレジストをパターニングし、次にフレオン系のガ
ス、例えば三フッ化メタン（ＣＨＦ3 ）を使ったドライ
エッチング法により所望の部分をエッチングすることに
より直接コンタクト８を形成する。なお６ａはこのドラ
イエッチング後にチタンシリサイド膜６が空気に晒され
てできた酸化物である。

【０００７】次に図４(e) に示す様に硫酸等による前処
理を行った後、減圧ＣＶＤ法により、ｎ型不純物として
リンが導入された多結晶シリコン膜、いわゆるリンドー
プト多結晶シリコン膜を例えば１００ｎｍ堆積した後、
フォトリソグラフィー法およびフレオン系のガス、例え
ば四フッ化炭素（ＣＦ4 ）を使ったドライエッチング法
により所望の部分のみにリンドープト多結晶シリコン膜
９を形成し配線層とする。

【０００８】このとき直接コンタクト８内のチタンシリ
サイド膜６には表面が酸化された部分６ａがあり、この
ためオーミック特性がとれない。そこでリンドープト多
結晶シリコン膜９による配線層の形成後にシリコンイオ
ンまたはヒ素イオンを、例えば１×１０¹⁶cm^-2以上の高
注入量の注入を行い、チタンシリサイド膜６の表面が酸
化された部分６ａを破壊し、リンドープト多結晶シリコ
ン膜９とチタンシリサイド膜６の界面のミキシングを行
うことによりオーミック特性を得ていた『参考文献：第
３７回応用物理学関係連合講演会講演予稿集第２分
冊Ｐ５８８２９ａ−ＳＢ−２０「ＴｉＳｉ2 膜上への
ｐｏｌｙ−Ｓｉダイレクトコンタクト特性」（向井
他）』。例えばリンドープト多結晶シリコン膜９の膜厚
が１００ｎｍの場合、ヒ素イオンの射影飛程が、リンド
ープト多結晶シリコン膜９とｎ型不純物活性層４との界
面にまで達するように注入エネルギー１８０ｋｅＶ、注
入量２×１０¹⁶cm^-2で注入を行っていた。なおこのと
き、加速されたヒ素イオンが層間絶縁膜であるシリコン
酸化膜７をつきぬけてｎ型不純物拡散層４や他の不純物
拡散層に達しないようにリンドープト多結晶シリコン膜
９やシリコン酸化膜７の膜厚、及びミキシングのための
イオンの注入エネルギー，注入量を最適化しなければな
らない。なおミキシングのためのイオン注入はリンドー
プトポリシリコン膜９の成膜後に行なわれる場合もあ
る。

【０００９】また同様な他の半導体装置の製造方法とし
て図５(a) に示す様に、シリサイド層を第１の配線層と
し、その上に絶縁層を介してコンタクトを設け、第２の
配線層を配置する場合、シリコン基板１上に第１の層間
絶縁膜として第１のシリコン酸化膜１０を形成した後、
例えば厚さ２００ｎｍのｎ型不純物が導入された多結晶
シリコン膜１１を減圧ＣＶＤ法により堆積した後、フォ
トリソグラフィー法及びドライエッチング法により所望
の部分のみを配線層として残した後、先の実施例と同様
にしてシリサイド反応によりチタンシリサイド膜１２を
多結晶シリコン膜１１上のみに形成し第１の配線層とす
る。

【００１０】次に第５図(b) に示す様に第２の層間絶縁
膜として第２のシリコン酸化膜１３を減圧ＣＶＤ法によ
り、例えば厚さ２００ｎｍ形成した後、第１の多結晶シ
リコン膜１１上に直接コンタクト１４を形成した後、第
２の配線層となる第２の多結晶シリコン膜１５を形成
し、ヒ素イオンまたはシリコンイオンを高エネルギーで
高注入量注入することによって、第２多結晶シリコン膜
１５とチタンシリサイド膜１２の界面のミキシングを行
うことにより、オーミック特性を得ていた。

【００１１】また、さらなる他の半導体装置の製造方法
として図６(a) に示す様に、シリサイド化された活性領
域上または多結晶シリコン膜上にコンタクトをとり金属
配線を施す場合、図４の従来例で示したのと同様にし
て、シリコン基板１上に素子分離のための厚いシリコン
酸化膜２，Ｐ型チャネルカット層３，ｎ型不純物拡散層
４，チタンシリサイド膜６，シリコン酸化膜７による層
間絶縁膜を形成し、フォトリソグラフィー法により所望
の部分のフォトレジスト膜を除去した後、希フッ酸溶液
により、例えばシリコン酸化膜７の約１／３の膜厚を等
方的にエッチングした後、残りの膜厚をフレオン系のガ
ス、例えば三フッ化メタン（ＣＨＦ3 ）によるドライエ
ッチング法により垂直なエッチングを行うことによりテ
ーパー形状のついたコンタクト１６を形成する。この状
態で短時間でも空気中に放置しておくと前述の直接コン
タクトの形成の場合と同様に、コンタクト１６の底に露
出したチタンシリサイド膜６の表面が酸化され酸化物６
ａができてしまう。そしてこの酸化物６ａがコンタクト
のオーミック性を阻害することとなる。

【００１２】次に図６(b) に示す様に、１×１０^-5Ｐａ
以下の圧力の真空中においてアルゴンイオンを用いて、
シリコン酸化膜相当で例えば１０ｎｍのスパッタエッチ
ングを行った後、同じ真空雰囲気中の連続処理でアルミ
合金膜、例えばアルミに０．５重量％のシリコンを含む
膜をスパッタ法により堆積させる。このときチタンシリ
サイド層６の表面には上記コンタクト形成時に空気に晒
されてできた酸化物６ａは存在したままである。

【００１３】次に図６(c) に示す様に、フォトリソグラ
フィー法および塩素系のガス、例えば４塩化炭素（ＣＣ
ｌ4 ）を使ったドライエッチングにより所望の部分のみ
にアルミ配線層１７を形成する。

【００１４】なおこの従来例ではコンタクト１６に直接
アルミ合金膜１７を配線したが、コンタクト１６内でア
ルミ合金中のシリコンが析出することを防ぐ目的でチタ
ンナイトライド（ＴｉＮ）膜，チタンタングステン（Ｔ
ｉＷ）膜，モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ2 ）膜等の
いわゆるバリアメタル膜を形成した後にアルミ合金膜を
形成する例もある。またシリサイド膜上にコンタクトを
とる場合を示したが、多結晶シリコン膜上にコンタクト
をとりアルミ配線を形成する場合にも同様にしてバリヤ
メタルを用いて行う方法もある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置は以
上のようにして製造されていたので、活性領域あるいは
配線層としてのチタンシリサイド膜上にポリシリコン膜
を用いて直接コンタクトを形成する際には、ヒ素又はシ
リコンイオンを高エネルギーで高注入量注入してシリサ
イド膜と配線層であるポリシリコン膜との界面をミキシ
ングする必要があり、イオン注入装置に制約があった
り、注入に多くの時間を要するという問題点があった。

【００１６】またミキシングのためのイオン注入の際、
注入イオンは配線層である多結晶シリコン膜を透過して
シリサイド膜との界面をミキシングするが、層間絶縁膜
を透過してシリコン基板に形成された活性領域等の他の
領域に混入してはならないという条件があるため、層間
絶縁膜や配線層の厚さに制約があり、このため半導体装
置の構造に制約が生じることとなっていた。

【００１７】さらにイオン注入による方法では、上記参
考文献に示されているように、配線層としての多結晶シ
リコン膜とチタンシリサイド膜との界面のミキシングが
充分おこなわれず不良が存在し、安定なオーミック特性
を持った直接コンタクトを形成するのは難しいという問
題があった。同様にチタンシリサイド膜上にコンタクト
を形成し、金属配線を配置する際も、製造方法が複雑で
あり、先に示した方法ではチタンシリサイド膜表面の酸
化されて絶縁性をもった部分を完全に除去することが難
しいため、安定なオーミック特性を持ったコンタクトを
再現性よく得るのは難しかった。

【００１８】なおイオン注入によりオーミック特性を得
る他に、フッ酸溶液によりチタンシリサイド膜６上の酸
化物６ａを除去する方法もあるが、この方法では溶液中
にチタンが溶け込み、溶液や次に処理される半導体装置
を汚染してしまう、また場合によってはフッ酸によりシ
リサイド膜が溶解してしまうという問題点があった。

【００１９】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、製造方法が簡便で、半導体装置
に対する構造上の制約も小さく、さらに安定なオーミッ
ク特性を再現性よく得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する。

【００２０】

【課題を解決するための手段】この発明（請求項１）に
係る半導体装置の製造方法は、シリコン基板上にシリサ
イド反応によりシリサイド膜を形成したのち層間絶縁膜
を形成し、該層間絶縁膜の所定位置にコンタクトホール
を形成する工程と、その後配線層を上記層間絶縁膜上
に、上記コンタクトホールを介して上記基板表面と接触
するように形成する工程とを含む半導体装置の製造方法
において、上記コンタクトホール底面上に生じた酸化物
とシリサイド膜とを、ハロゲン系のガスを用いたエッチ
ングにより除去する工程を含むものである。

【００２１】この発明（請求項２）は、請求項１記載の
半導体装置の製造方法において、上記ハロゲン系のガス
として、フルオロカーボンポリマーを形成するガスを用
い、上記コンタクトホール底面上に生じた酸化物のみを
選択的に除去した後、所定のハロゲン系ガスを用いてコ
ンタクトホール底面のシリサイド膜を除去する工程を含
むものである。

【００２２】この発明（請求項３）は、請求項１記載の
半導体装置の製造方法において、上記コンタクトホール
底面上に生じた酸化物とシリサイド膜とを除去した後、
上記シリコン基板を大気開放することなく不活性ガス雰
囲気または真空状態に保った状態で上記配線層を形成す
るものである。

【００２３】

【作用】この発明においては、シリコン基板上の層間絶
縁膜に形成されるコンタクトホール底面上に生じた酸化
物とシリサイド膜とを、ハロゲン系のガスを用いたエッ
チングにより除去することにより、配線層と接触するコ
ンタクトホール底面に生じた酸化物が完全に除去され
る。これにより、簡便な製造方法で、安定なオーミック
特性を有するコンタクトを備えた半導体装置を再現性よ
く容易に得ることができる。

【００２４】また、上記酸化物とシリサイド膜とを除去
した後、大気開放することなくコンタクトホールに接触
する配線層を形成することにより、配線層形成時にコン
タクトホール底面が再び酸化されることがない。これに
より、より安定なオーミック特性を有するコンタクトを
備えた半導体装置を再現性よく容易に得ることができ
る。

【００２５】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図４ないし図６と同一符号は同一または相当部分
を示し、まず図１(a) に示す様に、Ｐ型シリコン基板又
はシリコン基板上のＰウエル領域１内に素子分離のため
の、例えば６００ｎｍの厚いシリコン酸化膜２，酸化前
にイオン注入されたボロンによって形成されたＰ型チャ
ネルカット層３，ヒ素イオンを注入後９００℃で３０分
の熱処理により形成したｎ型不純物拡散層４をそれぞれ
形成し、チタンシリサイド膜６をランプアニール法によ
り自己整合的にｎ型不純物拡散層４上に形成し、層間絶
縁膜として、例えば厚さ２００ｎｍの減圧ＣＶＤ法によ
るシリコン酸化膜７を形成し、さらにフォトリソグラフ
ィー法およびフレオン系のエッチングガスを用いたドラ
イエッチング法により直接コンタクト８を形成するまで
は図４(d) に示した従来例の場合と同一である。

【００２６】次にこの状態で、図１(b) に示す様に、フ
ルオロカーボンポリマーを形成するようなガス、例えば
三フッ化メタンを用いたエッチングを行なうことでコン
タクト８内のチタンシリサイド膜６の表面の酸化物６ａ
を選択的に除去してチタンシリサイド膜６の表面を露呈
させる。

【００２７】この後、従来例と同様に、硫酸等による前
処理を行った後、不純物としてリンイオンが導入された
リンドープト多結晶膜を例えば減圧ＣＶＤ法により１０
０ｎｍ堆積させた後、フォトリソグラフィー法およびド
ライエッチング法により所望の部分のみにリンドープト
多結晶シリコン膜９を形成し配線層とする（図１(c)参
照）。この時、リンドープト多結晶シリコン膜９とシリ
コン基板１表面のｎ型不純物拡散層４との界面にはチタ
ンシリサイド膜６が酸化してできた酸化物６ａは存在し
ないので、容易に良好なオーミック特性を持ったコンタ
クトを再現性よく得ることができる。

【００２８】また図２は本発明の第２の実施例を示すも
のであり、シリサイド化した第１の配線層上にコンタク
トをとり、ポリシリコンからなる第２の配線層を配置す
る場合を示す。図２に示すように従来例と同様に、シリ
コン基板１上にシリコン酸化膜１０による層間絶縁膜，
配線層としての第１の多結晶シリコン膜１１，シリサイ
ド化反応によるチタンシリサイド膜１２を形成した後、
直接コンタクト１４を設け、上記第１の実施例と同様
に、三フッ化メタン等のガスを用い直接コンタクト１４
内のチタンシリサイド膜１２上の酸化物を選択的に除去
した後、第２の多結晶シリコン膜１５を第２の配線層と
して形成したものである。

【００２９】さらに図３は本発明の第３の実施例を示す
ものであり、図６に示した従来例と同様に、シリコン基
板１上にｎ型不純物拡散層４，チタンシリサイド膜６を
形成した後、層間の絶縁膜７を堆積し、テーパー形状の
ついたコンタクト１６を形成した後、コンタクト１６内
のチタンシリサイド膜６の表面にできた酸化物を三フッ
化メタン等のガスを用い選択的に除去した後、アルミ合
金膜によるアルミ配線層１７を形成するようにしたもの
である。

【００３０】このように上記第１ないし第３の実施例で
は、シリサイド膜上にコンタクトを設け、ポリシリコン
あるいは金属からなる配線層を設ける際に、シリサイド
膜のコンタクト内に露呈した部分に生じる酸化物を三フ
ッ化メタン等のフルオロカーボンポリマーを形成するよ
うなガスを用いて選択的に除去するようにしたから、安
定なオーミック特性を有するコンタクトを再現性よく得
ることができ、またこの方法では配線層とオーミックを
とる部分にシリサイド膜が残存するためより低抵抗なオ
ーミック特性を得ることができる。

【００３１】

【００３２】なお上記第１ないし第３の実施例ではフル
オロカーボンポリマーを形成するガスとして三フッ化メ
タンを用いたが、これ以外に例えば、四フッ化炭素と水
素の混合ガス等を用いても同様の効果を得ることができ
る。

【００３３】次に本発明の第４の実施例について説明す
る。この実施例ではコンタクト底部のシリサイド膜上に
生じた酸化物を選択的に除去した後、酸化物下方のシリ
サイド膜も除去するようにしたものであり、図７に示す
ように、図７(a) までの工程は上記第１の実施例である
図１(b) までと同一であり、次に図７(b) に示すよう
に、この半導体基板全面においてフレオン系のガス、例
えば四フッ化炭素（ＣＦ4 ）と酸素（Ｏ2 ）の混合ガス
を使ったエッチングを行なうことにより、直接コンタク
ト８内のチタンシリサイド膜６を除去してシリコン基板
１の表面を露呈させる。

【００３４】この後は上記第１の実施例と同様にして、
硫酸等による前処理を行った後、不純物としてリンイオ
ンが導入されたリンドープト多結晶膜を例えば減圧ＣＶ
Ｄ法により１００ｎｍ堆積させた後、フォトリソグラフ
ィー法およびドライエッチング法により所望の部分のみ
にリンドープト多結晶シリコン膜９を形成し配線層とす
る（図７(c) 参照）。この時、リンドープト多結晶シリ
コン膜９とシリコン基板１表面のｎ型不純物拡散層４と
の界面にはチタンシリサイド膜６は存在しないので、シ
リサイド膜６上の酸化物６ａが完全に除去されるととも
にシリサイド化を行わない活性領域上に直接コンタクト
をとることと全く同一のオーミック状態となるため、容
易に良好なオーミック特性を持った直接コンタクトを再
現性よく得ることができる。

【００３５】次に本発明の第５の実施例として、図８に
示すように、図２に示した第２の実施例と同様にして、
シリコン基板１上にシリコン酸化膜１０による層間絶縁
膜，配線層としての第１の多結晶シリコン膜１１，シリ
サイド化反応によるチタンシリサイド膜１２をそれぞれ
形成した後、直接コンタクト１４を設け、三フッ化メタ
ン等のガスを用い直接コンタクト１４内のチタンシリサ
イド膜１２上の酸化物を選択的に除去した後、四フッ化
炭素（ＣＦ4 ）と酸素（Ｏ2 ）の混合ガスを使って直接
コンタクト１４内のチタンシリサイド膜１２を除去した
後、第２の多結晶シリコン膜１５を第２の配線層として
形成する。

【００３６】また第６の実施例として図９に示すよう
に、シリコン基板上の活性領域上にコンタクトをとり、
金属配線を形成する場合、図３に示した第３の実施例と
同様にして、シリコン基板１上にｎ型不純物拡散層４，
チタンシリサイド膜６をそれぞれ形成した後、層間絶縁
膜としてシリコン酸化膜７を堆積し、テーパー形状のつ
いたコンタクト１６を形成した後、コンタクト１６内の
チタンシリサイド膜６の表面にできた酸化物を三フッ化
メタン等のガスを用い選択的に除去した後、四フッ化炭
素（ＣＦ4 ）と酸素（Ｏ2 ）の混合ガスを使ってコンタ
クト１６内のチタンシリサイド膜６を除去した後、アル
ミ合金膜によるアルミ配線層１７を形成する。

【００３７】なお上記第４ないし第６の実施例では上記
第１ないし第３の実施例の手法でもってコンタクト内の
シリサイド膜６上の酸化物６ａを選択的に除去した後、
所定のガスを用いてコンタクト内のシリサイド膜６を除
去するようにしたが、三塩化ホウ素（ＢＣｌ3 ）のガス
を用いることで酸化物６ａとシリサイド膜６とを同時に
除去することが可能なため、酸化物６ａを除去する工程
を省くこともできる。

【００３８】また上記実施例ではエッチングガスとし
て、四フッ化炭素を用いたが、他のフッ素系のガス、例
えば六フッ化イオウ（ＳＦ6 ），三フッ化窒素（ＮＦ3
）のガス、あるいは塩素系のガス、例えば塩素（Ｃｌ2
），三塩化ホウ素（ＢＣｌ3 ），四塩化炭素（ＣＣｌ4
）などのガスを用いてもよく、これらのエッチングガ
スはシリコン基板１もエッチングする能力があるが、ド
ライエッチング法では制御性がよいため、実際にはシリ
コン基板１がエッチングされる量はわずかであり、ｎ型
不純物拡散層４とシリコン基板１の接合等を破壊するこ
とはない。

【００３９】次に本発明の第７の実施例について説明す
る。シリサイド膜上の酸化物を選択的に除去する他の方
法として、酸化物を還元する方法がある。例えば数１０
Ｔｏｒｒから数Ｔｏｒｒの圧力下において水素（Ｈ2)ま
たは水素と微量のシラン（ＳｉＨ4)との混合ガス、ある
いは水素と微量のジシラン(Ｓｉ2 Ｈ6)との混合ガス中
で７００〜１１００℃のベークを、例えば赤外ランプ等
による輻射加熱により行うと酸化物は還元され、シリサ
イド膜表面が露出される。なお、図は図１と準じるため
ここでは省略する。

【００４０】また、シリサイド膜上の酸化膜を除去す
る、あるいは酸化物を除去したときシリサイド膜も除去
する他の方法として、いわゆる気相エッチング法があ
る。以下にこれを第８の実施例として説明する。この実
施例は、例えば数１０Ｔｏｒｒから数Ｔｏｒｒの圧力下
において、フッ酸（ＨＦ）と水蒸気の混合ガス、あるい
はフッ酸（ＨＦ）と無水メチルアルコール（ＣＨ3 Ｏ
Ｈ）またはイソプロピルアルコールの混合ガス、あるい
は無水フッ酸（ＨＦ）による気相エッチングを行うこと
により、シリサイド膜表面の酸化物を除去することがで
きる。あるいは水素（Ｈ2)と微量のフッ酸（ＨＦ）の混
合ガス中に半導体装置を置き、波長が数１００ｎｍ、例
えば２００ｎｍから３００ｎｍの紫外線を照射すること
により酸化物を除去する方法もある。

【００４１】特にニッケルシリサイド膜（ＮｉＳｉ2 ，
ＮｉＳｉ）上の酸化物（ＮｉＯｘ）はこれらのフッ酸
（ＨＦ）系の気相エッチングにより選択的に除去され、
ニッケルシリサイド膜（ＮｉＳｉ2 ，ＮｉＳｉ）はエッ
チングされない。他のシリサイド膜、例えばチタンシリ
サイド膜（ＴｉＳｉ2)の場合はエッチング量を最適化す
ることにより、酸化物（ＴｉＯｘ）を除去してその下の
シリサイド膜 (ＴｉＳｉ2)を露呈させる、あるいはさら
にシリサイド膜（ＴｉＳｉ2)を全部除去して下地のシリ
コン基板を露呈させることができる。なお、ニッケルシ
リサイド膜( ＮｉＳｉ2 ，ＮｉＳｉ) を除去しようとす
る場合には、塩化水素（ＨＣｌ）と過酸化水素（Ｈ2 Ｏ
2)と水蒸気（Ｈ2 Ｏ）の混合ガスによる気相エッチング
により除去できる。

【００４２】このようなガスとベークによる酸化物の還
元法、あるいは気相エッチングによるシリサイド膜自身
あるいは表面の酸化物の除去法はパーティルの発生が極
めて少ないという利点がある。

【００４３】以上の説明では基板表面のシリサイド膜自
身あるいはシリサイド膜表面の酸化物を選択的に除去す
る方法について述べてきたが、実際の半導体装置の製造
においては製造装置，空気あるいは人体などからの有機
物、特に炭素（Ｃ）の汚染があるので、オーミック性の
低抵抗のコンタクトをさらに安定に得るためにこの炭素
（Ｃ）を除去する工程を、上記配線層形成前に追加する
必要がある。以下にこれを本発明の第９の実施例として
説明する。

【００４４】この実施例は、常圧（７６０Ｔｏｒｒ）か
ら数Ｔｏｒｒのオゾン(Ｏ3)中に半導体装置を置き、例
えば水銀ランプを使って波長数百ｎｍ、例えは２００ｎ
ｍから３００ｎｍの紫外線を照射するという方法、ある
いは同様の雰囲気中に半導体装置を置き、赤外線ランプ
等を使った輻射加熱を行うという方法であり、いずれも
シリサイド膜あるいは酸化膜表面の炭素（Ｃ）の汚染を
除去することができる。

【００４５】なお水素（Ｈ2)などを使った還元法による
酸化膜の除去、気相エッチングによる酸化膜，シリサイ
ド膜自身の除去については文献 LowTemperature Silic
onSurface Cleaning by HF Etching/Ultraviolet Ozone
Cleaning （ＨＦ／ＵＶＯＣ）Method(I) −Optimizati
on of the HF Treatment−Maki SUEMITSU,et al.,(Japa
nese Journal of Applied Physics Vol.28, No.12,Dece
mber,1989,pp.2421-2424) に、シリコン酸化膜を例にと
って詳しく説明されており、またオゾン（Ｏ3)と紫外線
による炭素（Ｃ）の汚染の除去についてもシリコン表面
の場合について、文献 Low Temperature Silicon Surf
ace Cleaning by HF Etching/Ultraviolet Ozone Clean
ing （ＨＦ／ＵＶＯＣ）Methd(II) −in situ ＵＶＯＣ
−Tetsuya KANEKO, et al., （同上pp.2425-2429) にメ
カニズムなどが詳しく述べられている。

【００４６】さらに上記エッチングまたは還元後による
シリサイド膜表面の酸化物やシリサイド膜自体の除去、
さらにはその後の配線層形成前の基板表面の炭素（Ｃ）
の除去についてそれぞれ個別に説明したが、これらのも
のを除去した後の半導体基板を一旦大気中に出すと、程
度の差はあるものの再び炭素（Ｃ）の汚染，シリサイド
膜表面の酸化膜の形成が起こってしるい、本発明の期待
する効果が損なわれる恐れがある。

【００４７】そこでさらに期待される効果を高めるた
め、図１０のような装置を用いて上記各工程を連続して
行うことが考えられる。以下、これを第１１の実施例と
して説明する。すなわち図１０の装置では、コンタクト
ホールが形成された後のシリコンウエハ２０が搬入口２
１より搬入され、炭素（Ｃ）の除去のための反応室２２
で処理をされた後、搬送系２６を通ってシリサイド膜表
面の酸化膜あるいはシリサイド膜自身を除去する反応室
２３で処理された後、さらに搬送系２７を通って成膜室
２４において多結晶シリコン膜，バリアメタル膜あるい
はアルミ合金膜を成膜した後、搬出口２５より搬出され
るものである。

【００４８】このとき、搬出系２６，２７内は、半導体
装置表面を反応室２２，２３で処理されたままの状態を
維持するために、例えば窒素（Ｎ2)等の不活性ガスに置
換されているか、また例えば数１００ｍｍＴｏｒｒの
真空に保たれている。

【００４９】シリサイド膜表面の酸化膜あるいはシリサ
イド膜自身の除去を炭素（Ｃ）を含むガスで行う場合に
は、上記搬出系２７の途中にさらに炭素（Ｃ）除去の反
応室が配置されることとなる。

【００５０】なお上記各実施例では、配線層としての多
結晶シリコン膜にリンイオンが膜形成時に導入されるリ
ンドープト多結晶シリコン膜９を用いたが、配線層の形
成方法としては不純物が何も導入されていない多結晶シ
リコン膜を堆積した後、イオン注入法によってリンイオ
ンやヒ素イオン等を膜中に導入する方法をとっても本発
明の効果を何ら損なうことなく同様な効果を奏する。

【００５１】また、上記各実施例において、シリコン基
板上のｎ型不純物拡散層、あるいはｎ型多結晶シリコン
膜上にコンタクトをとる例について述べたが、ｐ型不純
物拡散層あるいはｐ型多結晶シリコン膜上にコンタクト
をとる場合でも同様に本発明を適用することができ、同
様な効果を得ることが可能である。

【００５２】また、上記各実施例においおて、従来例で
述べた様なチタンナイトライド（ＴｉＮ）膜，チタンタ
ングステン（ＴｉＷ）膜，モリブデンシリサイド（Ｍｏ
Ｓｉ2 ）膜等のいわゆるバリアメタル膜を使う場合でも
本発明の効果を何ら損なうことがないことは言うまでも
ない。

【００５３】

【発明の効果】以上のように、この発明に係る半導体装
置の製造方法によれば、シリコン基板上にシリサイド膜
を形成したのち層間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜に形
成するコンタクトホールを介して上記基板表面と接触す
る配線層を形成する半導体装置の製造方法において、上
記コンタクトホール底面上に生じた酸化物とシリサイド
膜とを、ハロゲン系のガスを用いたエッチングにより除
去することにより、上記コンタクトホール底面上に生じ
た酸化物をシリサイド膜とともに完全に除去されるの
で、安定なオーミック特性を有するコンタクトを備えた
半導体装置を再現性よく容易に得ることができるという
効果がある。

【００５４】さらに、上記コンタクトホール底面上に生
じた酸化物とシリサイド膜とを除去した後、上記シリコ
ン基板を大気開放することなく不活性ガス雰囲気または
真空状態に保った状態で上記配線層を形成することによ
り、配線層形成時にコンタクトホール底面が再び酸化さ
れることがないので、より安定なオーミック特性を有す
るコンタクトを備えた半導体装置を再現性よく容易に得
ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による半導体装置の製造
方法を説明するための図である。

【図２】本発明の第２の実施例による半導体装置の製造
方法を説明するための図である。

【図３】本発明の第３の実施例による半導体装置の製造
方法を説明するための図である。

【図４】従来の半導体装置の製造方法を説明するための
図である。

【図５】従来の他の半導体装置の製造方法を説明するた
めの図である。

【図６】従来のさらに他の半導体装置の製造方法を説明
するための図である。

【図７】本発明の第４の実施例による半導体装置の製造
方法を説明するための図である。

【図８】本発明の第５の実施例による半導体装置の製造
方法を説明するための図である。

【図９】本発明の第６の実施例による半導体装置の製造
方法を説明するための図である。

【図１０】この発明の第１１の実施例による半導体装置
を製造する際に適した処理装置を示す図である。

【符号の説明】１シリコン基板またはシリコン基板内に形成され
たウエル領域２素子分離のための厚いシリコン酸化膜４ｎ型不純物拡散層６チタンシリサイド膜６ａ絶縁性を持った酸化物１２チタンシリサイド膜１２ａ絶縁性を持った酸化物８直接コンタクト１４コンタクト２０コンタクトホールが形成されたシリコン基板２１搬入口２２炭素除去のための反応室２３酸化物またはシリサイド膜を除去するための反
応室２４配線層形成のための反応室２５搬出口２６搬送系２７搬送系

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】シリコン基板上にシリサイド反応により
シリサイド膜を形成したのち層間絶縁膜を形成し、該層
間絶縁膜の所定位置にコンタクトホールを形成する工程
と、その後配線層を上記層間絶縁膜上に、上記コンタク
トホールを介して上記基板表面と接触するように形成す
る工程とを含む半導体装置の製造方法において、上記コンタクトホール底面上に生じた酸化物とシリサイ
ド膜とを、ハロゲン系のガスを用いたエッチングにより
除去する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造
方法。
【請求項２】請求項１記載の半導体装置の製造方法に
おいて、上記ハロゲン系のガスとして、フルオロカーボンポリマ
ーを形成するガスを用い、上記コンタクトホール底面上
に生じた酸化物のみを選択的に除去した後、所定のハロ
ゲン系ガスを用いてコンタクトホール底面のシリサイド
膜を除去する工程を含むことを特徴とする半導体装置の
製造方法。
【請求項３】請求項１記載の半導体装置の製造方法に
おいて、上記コンタクトホール底面上に生じた酸化物とシリサイ
ド膜とを除去した後、上記シリコン基板を大気開放する
ことなく不活性ガス雰囲気または真空状態に保った状態
で上記配線層を形成することを特徴とする半導体装置の
製造方法。