JPH03173125A

JPH03173125A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH03173125A
Application number: JP31219189A
Authority: JP
Inventors: Shigehiko Kaji; 成彦梶; Haruo Okano; 晴雄岡野; Hitoshi Ito; 仁伊藤; Renpei Nakada; 錬平中田; Toru Watanabe; 徹渡辺; Takayuki Endo; 隆之遠藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-11-30
Filing date: 1989-11-30
Publication date: 1991-07-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、半導体装置の製造方法に係り、特にコンタク
ト抵抗の低減に関する。

（従来の技術）近年、コンピュータや通信機器の重要部分には大規模集
積回路＜ＬＳ　Ｉ）か広く用いられるようになってきて
いる。これらＬＳＩは、数ミリ角の半導体基板上に多数
の能動素子あるいは受動素子を電気回路を構成するよう
に接続しつつ集積化して作られている。

この集積化はますます進む一方であり、構成素子の微細
化および高密度化への研究が急速に進められ、超高集積
化回路の製造も実用化されてきている。

このようなＬＳＩの高集積化は素子の微細化によっても
たらされている。例えば、ＩＭＤＲＡＭ、２５６ＫＳＲ
ＡＭ等の超ＬＳＩは１〜１．２６ｍの設計基準で作られ
、さらに高集積化を目的としてサブミクロンの設計基準
で作られようとしている。

しかし、この微細化は、超ＬＳＩの製造を次第に困難に
している。これは配線技術を例にとると、設計基準の縮
小で配線幅は小さくなるのに対し、能動素子が増大する
ため、細くかつ複雑な配線の取り回しを行う必要があり
、コンタクトホールも深く細くなる傾向にある。

このため、従来から用いられているスパッタリング法に
よるアルミニウム合金配線では、十分な肢覆性が得られ
なくなるという問題がある。

これは、シャドウィング現象と呼ばれる現象により、接
続孔の底部で膜厚が薄くなるためである。

また、アルミニウム配線のオーバーハング形状はアルミ
ニウム配線上に絶縁膜を形成した際にいわゆる“す“が
生じる原因ともなる。“す”は多層配線を形成する場合
、上層の加工精度を劣化させることにもなる。このよう
に素子の微細化に伴い、アルミニウム配線の信頼性が低
下するという問題が生じる。

そこで、アルミニウム配線の信頼性を向上させるために
いろいろな工夫がなされている。

その配線構造の１つに、配線の水平部分にはアルミ系の
一般配線を用いると共に、垂直部分ではコンタクトホー
ル内にタングステンやアルミニウムなどを埋め込んだ埋
め込み配線を用いる手法がある。

この配線構造を第８図に示す。

この配線構造は、半導体基板１１１表面に形成された絶
縁層１１２上にアルミニウム系の第１の配線層１１３が
形成されており、この上層を覆う絶縁膜１１４が開口さ
れ、この接続孔１１５に選択ＣＶＤ法などによりタング
ステン膜１１８が埋め込まれ、この上層に形成される第
２の配線層１１９と前記第１の配線層１１３はこのタン
グステン膜１１８を介して接続されるようになっている
。

この配線構造によれば、コンタクトホール内にＷ膜が充
填されているため、直接アルミニウム配線が延在する一
般の配線に比べ、段切れ等の問題は解消される。

しかしながら、この配線構造にも問題がある。

これは、選択的ＣＶＤ法等によるタングステン膜１１８
の形成に先立ち、基板表面に形成されている自然酸化膜
の問題である。

例えば、タングステンＷの選択ＣＶＤ法は、六フッ化タ
ングステンＷＦ６等のＷのハロゲン化物と水素Ｈ２やシ
ランＳＨ４等の還元剤との混合ガスを原料ガスとして、
減圧ＣＶＤ法によりアルミニウム合金膜等の導体表面に
のみＷ膜を成長し、酸化シリコン膜等の絶縁膜上には形
成しないＷ＠の形成方法であるが、この方法では、アル
ミニウム合金膜等の導体表面の自然酸化膜が、Ｗの堆積
時の特性や堆積したＷと下地導体との間の電気的特性に
重要な役割を果たすことがわかってきた。

超ＬＳＩプロセスでは、１つの工程、から次の工程に移
る場合には、必ず大気中での基板の搬送がある。このと
き、基板表面に存在する導体膜は大気中の酸素によって
酸化され、その表面には自然酸化膜が成長する。

すなわち、通常、基板内に素子形成を行い、絶縁膜を堆
積して、この基板内の素子領域とあるいは下層配線領域
とコンタクトするための接続孔あるいは層間接続孔を形
成したのち、この接続孔あるいは層間接続孔に選択ＣＶ
Ｄ膜を形成するという方法がとられる。そして、実際は
、接続孔あるいは層間接続孔の形成後、レジスト剥離工
程、表面清浄化工程を経て、希弗酸（例えば水；弗酸−
２００：　１）により、Ｗ膜形成領域の自然酸化膜を除
去し、純水による洗浄、乾燥工程を経、ＣＶＤ炉に該基
板を設置するという順序で処理が進行する。しかし、こ
の方法でも、希弗酸処理後の純水洗浄と乾燥の工程で基
板は再度大気にさらされるため、金属領域表面には再度
自然酸化膜が成長するという問題があった。

この自然酸化膜の形成された基板にＷ膜を堆積しようと
すると、Ｗ膜が均一に成長し得ない、堆積の再現性がと
れない、コンタクト抵抗が非常に高くなる等の現象がみ
られたそこで、この問題を解決すべく、基板表面を大気中にさ
らすことなく、清浄に処理し自然酸化膜の成長を最小限
に抑えるため、酸化シリコン層１１４に接続孔１１５を
形成してアルミニウムの第１の配線層１１３を露出させ
たのち、例えばｌ＼ロゲン系ガスを用いたドライエツチ
ングによりこの第１の配線層１１３表面の自然酸化膜を
除去し、減圧下で搬送し、上層の導体層を形成する方法
が堤案されている。

しかしながら、ハロゲン系ガスを用いたドライエツチン
グではハロゲン原子が多量に下地導体表面に残留する。

この残留したハロゲン原子は導体間の接触抵抗を高くし
たり、アルミニウム合金配線の腐食を促進するなど、配
線の信頼性低下の原因となっている。また、ハロゲン原
子が多量に下地導体表面に残留していると、金属膜の選
択ＣＶＤにおいては、下地導体表面上で局所的に金属膜
が成長したり、相が変わって成長するなどの異常成長を
引き起こすという問題があった。

（発明が解決しようとする課題）このように、選択ＣＶＤ法によって基板表面または第１
の配線層の上に接続孔等を介して選択的に形成される第
２の配線層とのコンタクト抵抗を良好に保つため、コン
タクトホール形成後節２の配線層の成長に先立ち、ハロ
ゲンガスを用いたドライエツチングを行うと、第１の配
線層表面にノ１０ゲン原子が残留し、第１の配線層の腐
食の原因となったり、第２の配線層の成長に際し異常成
長を引き起こす等の問題があった。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、配線層の
コンタクト抵抗を低減し、信頼性の高い電極配線を形成
するための方法を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）そこで本発明の方法では、基板表面あるいは第１の配線
層等の導体層上にコンタクトするように第２の導体層を
形成するに先立ち、光を照射しつつ、水素ガスと少なく
とも１種のハロゲン原子を含むガスとからなる混合ガス
雰囲気中に、第２の導体層形成表面すなわち、前記基板
表面あるいは第１の配線層等の導体層表面をさらすよう
にしている。

（作用）本発明の方法によれば、光を照射しつつ、水素ガスと少
なくとも１種のハロゲン原子を含むガスとからなる混合
ガス雰囲気中に、第２の導体層形成表面をさらすように
しているため、光によってハロゲンの活性化を促進し、
良好に自然酸化膜をエツチングすることができる。

この場合、ＲＩＥに比べると、活性種が基板に打ち込ま
れることがなく、物理的に表面に残されるハロゲンはな
い。

また、反応表面に光が照射されているため、反応生成物
の脱離も促進される。このため、ダウンフロ一方式のプ
ラズマエツチングに比べても表面にハロゲンが残りにく
いという効果がある。

ところで、上記表面エツチング反応は次のようにして進
行していく。

連鎖開始反応Ｈ２→２Ｈ（１）ＡＸ＋λ→Ａ十Ｘ　　　　　　　　　　（２）Ａ：金属Ｘ：ハロゲン原子 λ：光ＡＸ：ハロゲン原子を含む気相化合物連鎖成長反応Ｈ＋ＡＸ−４Ｘ＋ＡＨ又はＨＸ＋Ａ　　（３）Ｘ＋Ｈ２
→ＨＸ＋Ｈ（４）Ａ＋Ｈ２→ＡＨ＋Ｈ（５）連鎖停止反応２　Ｈ−”　Ｈ２（６）Ａ＋Ｘ→ＡＸ　　　　　　　　　　　（７）従って、Ｈ
２（水素）とＡＸ（ハロゲン原子を含む気相化合物）の
濃度を制御することにより、ハロゲン原子濃度を制御す
ることができる。

また、連鎖の停止はＨ２あるいはＡＸの供給を止めるこ
とにより瞬時に生じるため、ハロゲン原子濃度の制御性
に優れている。

このようにハロゲン原子濃度を制御することにより自然
酸化膜を除去すると共に導体層表面へのハロゲン原子の
残留を防止することが可能である。

（実施例）以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細に
説明する。

実施例１この例では、シリコン基板表面に形成した拡散層上に絶
縁膜を介して形成したコンタクト孔内に、タングステン
膜を選択ＣＶＤ法により形成するものである。

まず、第１図（ａ）に示すように、比抵抗５Ω・印のｐ
型シリコン基板１表面に、素子分離絶縁膜２を形成し、
素子領域を形成する。

この後、第１図（ｂ）に示すように、ヒ素イオンを注入
し活性化を行い拡散層３を形成する。このとき拡散層表
面には自然酸化膜６が形成されている。

さらに第１図（Ｃ）に示すように、ＣＶＤ法等により酸
化シリコン膜４を形成する。

そして、第１図（ｄ）に示すように、通常のフォトリソ
法および反応性イオンエツチング（ＲＩ　Ｅ）法により
し、この酸化シリコン膜４にコンタ−シト孔５を形成し
、酸素プラズマによりレジストを剥離除去する。このと
きコンタクト孔５底部の拡散層３表面には自然酸化膜６
が形成されている。

このようにしてコンタクト孔５を形成した基板を真空容
器中に設置し、水素流量２００　ｃｃ／１ｎ。

塩素（Ｃ１：吸収極大波長３４０　ｎｍ）流量５０ｃｃ
／ｗｉｎ、圧力５　Ｑ　ＩＩＴｏｒｒｍのガス雰囲気を
形成し、５００Ｗの水銀ランプ（波長２５４，３１３，
３６５　ｎｓ）による光を照射しながら２００秒間エツ
チングを行った（第１図（ｅ））。このエツチングによ
り、拡散層は２０人／１ｎのエツチング速度でエツチン
グされ、酸化シリコンは７０人／ａ＋ｉｎのエツチング
速度でエツチングされる。このようにして自然酸化膜は
エツチング除去される。

ここで、光は装置概念図を第２図に示すように、基板に
平行となるように矢印１の方向に照射してもよいし、基
板に対して垂直となるように矢印２の方向に照射しても
よいが、矢印２の方向に照射した方がエツチング速度は
大きく、矢印１の方向に照射した場合の約２倍となる。

ここでは矢印２の方向に照射した。

そして、第１図（「）に示すように、この表面エツチン
グ後の基板を酸化雰囲気にさらすことなく、ＣＶＤ装置
に移し、基板温度３５０℃とし、六弗化タングステン（
ＷＦｓ）流量１０　ｃｃ／ｓｉｎ、シラン流Ｉｎ　１０
　ｃｃ／ｌ１ｌｉｎ、圧力１０　ｍＴｏｒｒ　、堆積速
度０゜２μ＋ＩｌＺ分でタングステン膜７をコンタクト
孔内に埋め込む。

このようにして、均一でコンタクト抵抗の小さい配線層
を形成することが可能となる。

なお、第１図（ｅ）に示した表面エツチング工程におい
て、水素流量を０〜１０００　ｃｃ／ｍｌｎと変化させ
た場合の、酸化シリコン膜のエツチング速度と、処理後
の基板表面の残留塩素量との関係をＸ線光電子分光（Ｘ
ＰＳ）法により、７１？３定した結果とを第３図に示す
。

この結果、水素流量が０の場合は、多くの残留塩素がみ
られるが、２００　ｃｃ／ｍ１ｎとしたとき急激に残留
塩素は減少していることがわかる。

また、水素流量１００　ｃｃ／ｗｉｎ以下では、表面に
残留した塩素原子のためにβ相のタングステンが一部異
常成長したり、抵抗が高くなるなどの不良が生じること
があった。

さらにまた、前記実施例１では、塩素ガスに光を照射し
、温度制御を行うことなく室温で行ったが、基板を１０
０〜６００℃に加熱することにより、第４図に示すよう
に、エツチング速度を高め、エツチング時間をより短縮
することが可能となる。

また、前記実施例１では、エツチングガスとして塩素ガ
スを用いたが、自然酸化膜が除去されればよく、ＨＣＩ
、Ｂｒ２．ＨＢｒ、ＮＦ３．ＢＣｌ３、ＳＦ６等他のハ
ロゲン原子を含む気相化合物を用いてもよい。

さらに、ハロゲン原子を含む気相化合物をアルゴン、ヘ
リウムなどの希ガス、窒素等で希釈してハロゲン原子を
含む気相化合物の分圧を制御し、光照射によるエツチン
グ時のエツチング速度を遅くするようにしてもよい。

また、光源として水銀ランプを用いるようにしたが、ハ
ロゲンランプ、紫外線レーザ等を用いてもよい。

さらに、前記実施例では、ｎ型拡散層へのコンタクトの
形成について説明したが、硼素（Ｂ）イオンなどの注入
により形成された型拡散層へのコンタクトの形成につい
ても適用可能であることはいうまでもない。

実施例２次に本発明の第２の実施例について説明する。

この例では、実施例１で異常成長が生じた水素流ｆｊｋ
　１００　ｃｃ／ｗｉｎ以下の場合にも、水素と塩素ガ
スによるエツチング処理後、水素プラズマ処理を行うこ
とにより、表面の塩素原子を除去し、コンタクト抵抗の
低い配線層を形成するようにしたものである。

すなわち、第１図（ａ）乃至第１図（ｄ）の工程に従っ
てコンタクト孔５を形成した後、第１図（ｒ）に示すよ
うな表面エツチング工程で、水素流量１００　ｃｃ／ｗ
ｉｎとし、水素と塩素ガスによるエツチング処理を行っ
た後、水素５００　ｃｃ／ｌｌ１ｉｎ、圧力２０１１Ｔ
Ｏｒｒ　ｓ高周波電力１００Ｗ、基板バイアス−１００
Ｖ、処理時間９０秒で水素プラズマ処理を行った。この
水素プラズマ処理後の基板表面をＸＰＳで測定した結果
、塩素は検出されず、塩素原子が除去されていることが
分かる。

そして、第１図（ｆ’）に示すように、この表面エツチ
ング後の基板を酸化雰囲気にさらすことなく、ＣＶＤ装
置に移し、基板温度３５０℃とし、六弗化タングステン
（ＷＦ６）流量１０　ｃｃ／ｍｉｎ、シラン流量１０　
ｃｃ／１ｎ、圧力１０　ｒａＴｏｒｒ　、堆積速度０゜
２μ讃／分でタングステン膜７をコンタクト孔内に埋め
込む。

このようにして、異常成長の発生もなく、タングステン
膜７を良好に埋め込むことができ、均一でコンタクト抵
抗の小さい配線層を形成することが可能となる。

なお、この水素プラズマ処理工程でも、５００Ｗ水銀ラ
ンプ光等をプラズマあるいは基板に照射することにより
処理時間を短縮することが可能となる。

また、この水素プラズマ処理工程では、水素をアルゴン
などの希ガスで希釈するようにしてもよい。

実施例３また、実施例２においては、高周波放電により生起した
水素プラズマを用いて残留塩素原子を除去するようにし
たが、マイクロ波放電により生起した水素プラズマを用
いるようにしてもよい。

すなわち、実施例２と同様にして、水素ガスと塩素ガス
との混合ガスによる光エッチングを行った後、第５図に
装置概念図を示すように、水素５０　ｃｃ／１ｎ、圧力
０、Ｉ　Ｔｏｒｒ、マイクロ波電力５０Ｗで生起した水
素プラズマを基板上に輸送し、処理を行った。この水素
プラズマ処理後の基板表面をＸＰＳで測定した結果、塩
素原子は検出されず、塩素原子が水素プラズマ処理によ
って除去されていることが分かる。

そして、実施例２と全く同様に、第１図ｍに示すように
、この表面エツチング後の基板を酸化雰囲気にさらすこ
となく、ＣＶＤ装置に移し、基板温度３５０℃とし、六
弗化タングステン（ＷＦ６）流量１０　ｃｃ／ａ＋ｉｎ
、シラン流１７１１０　ｃｃ／１ｎ、圧力１０　ａ＋Ｔ
ｏｒｒ　、堆積速度０．２μＩ１１／分でタングステン
膜７をコンタクト孔内に埋め込む。

実施例４次に第４の実施例として、光を照射しながら工ッチング
を行うに際し、光増感剤として水銀蒸気を添加して表面
エツチングを行う方法について説明する。

すなわち、前記実施例と同様にして、コンタクト孔５を
形成した後、水素ガスと塩素ガスとの混合ガスによる光
エッチングを行う際に、水素ガスを２５℃の水銀溜め（
接触面積２　ｃｊ　）を通し、水銀蒸気含有ガスとして
、水素流量１００　ｃｃ／ｍｉｎ。

塩素ガス流量５０　ｃｃ／１ｎ、圧力５０ａ＋Ｔｏｒｒ
の条件で、５０００Ｗの水銀ランプ光を照射しながら、
２００秒間エツチングを行う。

この表面エツチング処理後の基板表面をＸＰＳでＪｌ定
した結果、塩素原子濃度は低くなっている。

これは、光を吸収し活性化した水銀からのエネルギー移
動により塩素が活性化され（光増感反応）、水銀を含ま
ない系に比べ塩素流量に対する塩素活性種の濃度が大幅
に高くなり、はとんどの塩素原子は活性種となって表面
エツチングに寄与するため、残留塩素原子は大幅に低減
されるためと考えられる。

そして、前述した実施例と全く同様に、第１図（「）に
示すように１、この表面エツチング後の基板を酸化雰囲
気にさらすことなく、ＣＶＤ装置に移し、タングステン
膜７をコンタクト孔内に埋め込む。

なお、この実施例では、エツチングガスとして塩素ガス
を用いたが、自然酸化膜が除去されればよ　く　、　Ｈ
ＣＩ、　　　Ｂｒ２．　　　ＨＢｒ、　　　ＮＦ　　３
　、　　　ＢＣｌ３、ＳＦ６等他のハロゲン原子を含む
気相化合物を用いてもよい。

さらに、ハロゲン原子を含む気を口化合物をアルゴン、
ヘリウムなどの希ガス、窒素等で希釈してハロゲン原子
を含む気相化合物の分圧を制御し、光照射によるエツチ
ング時のエツチング速度を遅くするようにしてもよい。

さらにまた、光増感剤としての水銀は、水素のみならず
、アルゴンなどの希ガス、窒素等をキャリアとして基板
上に導くようにしても良い。

実施例５上述した実施例１〜実施例４では、コンタクト孔内への
導体層の形成について説明したが、拡散層表面上に金属
層を張り付けるような場合にも適ＩＴＩ可能である。こ
の例について説明する。

すなわち、第６図（ａ）に示すように、ｐ型シリコン基
板１１表面に、素子分離絶縁膜１２を形成し、素子領域
を形成し、さらにヒ素イオン等をを注入し活性化を行い
拡散層３を形成する。このとき、拡散層表面には自然酸
化膜１６が形成されている。

この後、第６図（ｂ）に示すように、実施例１とまった
く同様に、この基板１１を真空容器中に設置し、水素流
量２００　ｃｃ／ｍｌｎ、塩素（Ｃ１：吸収極大波長３
４０　ｎｍ）流量５０　ｃｃ／１ｎ、圧力５０ｍＴｏｒ
ｒｍのｃｃ／１ｎ雰囲気を形成し、５００Ｗの水銀ラン
プ（波長２５４，３１３，３６５ｔｖ）による光を照射
しながら２００秒間エツチングを行った。

このエツチングにより、拡散層は２０人／ｌｌ１ｉｎの
エツチング速度でエツチングされ、酸化シリコンは７０
人１０＋Ｉｎのエツチング速度でエツチングされる。

このようにして自然酸化膜１６はエツチング除去される
。

さらに第６図（Ｃ）に示すように、そして、第１図（［
’）に示したのと同様、この表面エツチング後の基板を
酸化雰囲気にさらすことな（、ＣＶＤ装置に移し、基板
温度３５０℃とし、六弗化タングステン（ＷＦｅ）流量
１０　ｃｃ／ｍ１ｎ、シラン流量１０　ｃｃ／ｅ＋ｉｎ
、圧力１０　ｍＴｏｒｒ　、堆積速度０．２μｍ／分で
タングステン＠１７をこの拡散層１３表面に選択的に形
成する。

このようにして、異常底゛長の発生もなく均一なタング
ステン膜１７を形成することが可能となる。

実施例６さらにまた、本発明は、多層配線を行う場合に適用可能
である。

実施１Ｐ１６として多層配線を行う場合について説明す
る。

まず、第７図（ａ）に示すように、ｐ型シリコン基板２
１表面に、所望の素子領域（図示せず）を形成したのち
、酸化シリコン膜２２を形成し、さらに第１の配線層２
３としてのアルミニウム合金（Ａｌ−３ｔ）膜を形成す
る。

この後、第７図（ｂ）に示すように、通常のフォトリソ
法および反応性イオンエツチング（ＲＩ　Ｅ）法により
し、このアルミニウム合金膜をバターニングし、さらに
ＣＶＤ法により、層間絶縁膜２４としての酸化シリコン
膜を形成する。

そして、第７図　（Ｃ）に示すように、通常のフォトリ
ソ法および反応性イオンエツチング法によりし、この酸
化シリコン膜２４にコンタクト孔２５を形成し、酸素プ
ラズマによりレジストを剥離除去する。このときコンタ
クト孔２５底部の第１の配線層２３表面には自然酸化膜
２６が形成されている。

このようにしてコンタクト孔２５を形成した基板を真空
容器中に設置し、水ｌｆ：流量５００　ｃｃ７ｍＩｎ。

塩素流量５０　ｃｃ／ｆｆ１ｉｎ、圧力５０　ｎ＋Ｔｏ
ｒｒｍのガス雰囲気を形成し、５００Ｗの水銀ランプ（
波長２５４゜３１３．３６５ｎｍ）による光を照射しな
カラ３００秒間エツチングを行った（第７図（ｄ））。

このエツチングにより、第１の配線層２３を構成するア
ルミニウム合金膜は１０人／１ｎのエツチング速度でエ
ツチングされ、酸化シリコンは７０人／ｍｌｎのエツチ
ング速度でエツチングされる。このようにして自然酸化
膜はエツチング除去される。

そして、第７図（ｅ）に示すように、この表面エツチン
グ後の基板を酸化雰囲気にさらすことな（、ＣＶＤ装置
に移し、基板温度３５０℃とし、六弗化タングステン（
ＷＦ６）流ｊ１１０　ｃｃ／ｍｉｎ、シラン流量１０　
ｃｃ／ａ＋ｉｎ、圧力１０ＩＩＩＴｏｒ「、堆積速度０
５２μＩＩＺ分でタングステン膜２７をコンタクト孔内
に埋め込む。そして必要に応じてこのタングステン膜２
７にコンタクトするように上層にアルミニウム合金膜な
どを堆積しパターニングして第２の配線層２８を形成す
る。

このようにして、異常成長の発生もなく均一でコンタク
ト抵抗の小さい多層配線層を形成することが可能となる
。

なお、前記実施例では、第１の配線層としてアルミニウ
ム合金を用いた場合について説明したが、多結晶シリコ
ンを用いた場合にも同一条件で表面エツチングを行うこ
とにより良好なコンタクト抵抗を得ることが可能である
。この場合表面エツチングに際し、第１の配線層２３を
構成する多結晶シリコン膜は３０　Ａ７ｓｉｎのエツチ
ング速度でエツチングされ、酸化シリコンは７０　Ａ　
／ｍｉｎのエツチング速度でエツチングされる。この場
合は、引き続き水素プラズマ処理を経て、タングステン
膜を形成することにより良好なコンタクト抵抗を得るこ
とができる。

なお、第１の配線層としてアルミニウム、多結晶シリコ
ンを用いたが、被処理体としては、タングステン−チタ
ン合金、モリブデン、タングステン、チタン、銅等の金
属、硅化モリブデン、硅化タングステン、硅化チタン等
の金属シリサイド、あるいは窒化タングステン、窒化チ
タン等の窒化金属、アモルファスシリコンでも良く、さ
らにはシリコン、ゲルマニウム、等の■族半導ＯＥ、Ｇ
ａＡｓ、ＩｎＰ等のｍｖ族化合物半導体などてもよい。

また、２種以上の導体が同時に露出している場合にも適
用可能である。

さらに第２の導体層として、タングステンを用いたが、
導体層であればよく、多結晶シリコン薄膜、アモルファ
スシリコン薄膜、金属薄膜、合金ＮＭ！、金属シリサイ
ド７’ＪＨ１窒化金属／ｌ！！膜等でもよい。さらに、
形成方法としてもＣＶＤ法に限定されることなく、スパ
ッタリング法などにも適用可能である。

また、ハロゲン原子を含む気体としても、光励起によっ
て被処理体表面の自然酸化膜をエツチングする活性種を
生じるものであればよい。

その他、要旨を逸脱しない範囲で変形して応用できる。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、本発明の方法にょれば、基板
表面あるいは第１の配線層等の導体層上にコンタクトす
るように第２の導体層を形成するに先立ち、光を照射し
つつ、水素ガスと少なくとも１種のハロゲン原子を含む
ガスの混合ガス雰囲気中に、第２の導体層形成表面をさ
らすようにしているため、コンタクト抵抗を低くするこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は（ａ）乃至第１図（ｆ）は本発明の第１の実施
例の配線層の形成工程を示す図、第２図は第１の実施例
における表面エツチング工程の装置概念図、第３図は同
表面エツチング工程における水素流量と残留塩素量およ
び酸化シリコンのエツチング速度との関係を示す図、第
４図は同表面エツチング工程における基板温度とエツチ
ング速度との関係を示す図、第５図は第４の実施例にお
けるマイクロ波励起水素プラズマ処理の装置概念図、第
６図（ａ）乃至第６図（Ｃ）は本発明の第５の実施例の
半導体装置の製造工程を示す図、第７図（ａ）乃至第７
図（ｅ）は本発明の第６の実施例の半導体装置の製造工
程を示す図、第８図は配線構造の一例を示す図である。１・・・シリコン基板、２・・・素子分離絶縁膜、３・
・・拡散層、４・・・酸化シリコン膜、５・・・コンタ
クト孔、６・・・自然酸化膜、７・・・タングステン膜
、１１・・・シリコン基板、１２・・・素子分離絶縁膜
、１３・・・拡散層、１６・・・自然酸化膜、１７・・
・タングステン膜、２１・・・シリコン基板、２２・・
・酸化シリコン膜、２３・・・アルミニウム合金膜、２
４・・・酸化シリコン膜、２５・・・層間接続孔、２６
・・・自然酸化膜、２７・・・タングステン膜、２８・
・・第２の配線層、１１１・・・半導体基板、１１２・
・・絶縁層、１１３・・・第１の配線層、１１４・・・
絶縁膜、１１５・・・接続孔、１１８・・・タングステ
ン膜、１１つ・・・第２の配線層。１４４− 光（方向２）＋＋＋第２図尤士第５図６第６図第７図第８図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基板表面あるいは第１の配線層等の導体層上にコ
ンタクトするように第２の導体層を形成する工程を含む
半導体装置の製造方法において、前記第２の導体層を形
成するに先立ち、光を照射しつつ、水素ガスと少なくとも１種のハロゲン原
子を含むガスとを含有する混合ガス雰囲気中に、前記基
板あるいは第１の配線層等の導体層形成表面をさらす表
面処理工程を含むようにしたことを特徴とする半導体装
置の製造方法。
（２）前記第２の配線層形成工程はＣＶＤ工程であるこ
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）前記表面処理工程は、前記混合ガス雰囲気が、光
増感反応を生じ、活性種濃度を増大する光増感剤となる
原子あるいは分子を含有するものであることを特徴とす
る請求項（１）記載の半導体装置の製造方法。