JPH0869994A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH0869994A
JPH0869994A JP20563094A JP20563094A JPH0869994A JP H0869994 A JPH0869994 A JP H0869994A JP 20563094 A JP20563094 A JP 20563094A JP 20563094 A JP20563094 A JP 20563094A JP H0869994 A JPH0869994 A JP H0869994A
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JP
Japan
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film
semiconductor device
refractory metal
manufacturing
metal silicide
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JP20563094A
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Akito Mifune
章人 美舩
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高融点金属シリサイド膜を成膜する際の下地
基板の前処理方法に関し、弗酸系の水溶液やガスを用い
ずに自然酸化膜を除去し、また、弗素の含有量の少ない
高融点金属シリサイド膜を成膜することにより、デバイ
スの信頼性を向上できる半導体装置の製造方法を提供す
る。 【構成】 ウェーハ12上にタングステンシリサイド膜
34を成膜する半導体装置の製造方法において、タング
ステンシリサイド膜34を成膜する前に、ウェーハ12
を水素プラズマ28に曝し、ウェーハ12上に成長した
自然酸化膜を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造工程
における前処理方法に関し、特に下地基板上の自然酸化
膜などを除去する半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年の半導体装置の微細化に伴い、電極
や配線材料には、配線抵抗やコンタクト抵抗の低減、熱
処理による物性的な安定性が要求されている。このた
め、電極や配線となる膜を成膜する際には、下地表面の
ダストや汚染物質、自然酸化膜などを十分に除去するこ
とが重要となっている。
【0003】電極材料等を成膜する際の前処理は、従
来、弗酸(HF)水溶液を用いたウェットエッチング
や、水分を含有したHFガスにより自然酸化膜等を除去
する表面処理が主流であった。タングステンシリサイド
(WSix)に代表される高融点金属シリサイド膜の形
成の際にも、このようなHF系の水溶液やガスを用いた
成膜前処理が行われていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のHF系の水溶液やガスを用いて成膜前処理を行う半
導体装置の製造方法では、自然酸化膜を除去した表面
に、HF中に含まれていた弗素(F)が残留するという
問題があった。このため、この前処理後に高融点金属シ
リサイド膜を用いたゲート電極を形成すると、後工程の
熱処理により、残留したFがゲート酸化膜中に取り込ま
れてゲート容量が低下し、トランジスタの電流駆動能力
が低下するなどの問題があった。
【0005】また、開口径の小さいコンタクトホール内
に高融点金属シリサイド膜を形成する場合では、自然酸
化膜を除去する際にHF系水溶液を用いると、コンタク
トホール内に水分が残留するなどして自然酸化膜が十分
に除去されず、堆積した電極材料と下地基板とのコンタ
クト抵抗が増加するといった問題があった。また、高融
点金属シリサイド膜をCVD法により堆積すると、成膜
と同時にSiFxが生成される。このため、同一のチャ
ンバー内でWSix膜の成膜を連続して行うと、成膜の
際に発生したSiFxがチャンバー内部に残留してお
り、次に成膜を行うときにSiFx中のFが混入して高
融点金属シリサイド膜中のF濃度が増加するといった問
題があった。
【0006】また、高融点金属シリサイド膜中のF濃度
が増加すると、ボロン(B)イオン注入によりゲート電
極にセルフアラインでソース/ドレイン拡散層を形成し
た場合、後工程の熱処理において、高融点金属シリサイ
ド膜中のFの影響によりゲート電極中に打ち込まれたB
の拡散が増進され、チャネル領域にまで達することによ
りトランジスタのしきい値電圧が変化するといった問題
があった。
【0007】本発明の目的は、HF系の水溶液やガスを
用いずに自然酸化膜を除去し、また、Fの含有量の少な
い高融点金属シリサイド膜を成膜することにより、デバ
イスの信頼性を向上できる半導体装置の製造方法を提供
することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的は、下地基板上
に高融点金属シリサイド膜を成膜する半導体装置の製造
方法において、前記高融点金属シリサイド膜又はその材
料をなす膜の成膜前に、前記下地基板を水素のプラズマ
に曝し、前記下地基板上に成長した自然酸化膜を除去す
る工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法に
より達成される。
【0009】また、上記の半導体装置の製造方法におい
て、前記水素のプラズマの代わりに、アルゴン、ヘリウ
ム、又は窒素ガスのプラズマを用いることを特徴とする
半導体装置の製造方法により達成される。また、上記の
半導体装置の製造方法において、前記高融点金属シリサ
イド膜により、ゲート電極を形成することを特徴とする
半導体装置の製造方法により達成される。
【0010】また、上記の半導体装置の製造方法におい
て、前記高融点金属シリサイド膜により、コンタクトホ
ール部の電極を形成することを特徴とする半導体装置の
製造方法により達成される。また、上記の半導体装置の
製造方法において、前記高融点金属シリサイド膜は、タ
ングステンシリサイド膜であることを特徴とする半導体
装置の製造方法により達成される。
【0011】
【作用】本発明によれば、高融点金属シリサイド膜を用
いたゲート電極を形成する際に、水素又は不活性ガスの
プラズマを用いてウェーハ上の自然酸化膜を除去すると
共に、チャンバー内に残留するFを除去したので、自然
酸化膜を除去した表面にはFが残留せず、また、その後
に堆積した高融点金属シリサイド膜中に含まれるF濃度
を低減することができる。これにより、ゲート酸化膜中
に取り込まれるF濃度を低減できるので、ゲート容量の
低下を防止することができる。
【0012】また、Bイオン注入によりゲート電極にセ
ルフアラインでソース/ドレイン拡散層を形成した場合
にも、高融点金属シリサイド膜中に含まれるF濃度を低
減することができるので、ゲート電極中に打ち込まれた
Bが後工程の熱処理によってチャネル領域にまで達する
ことがなく、トランジスタのしきい値電圧が変化するこ
とを防止することができる。
【0013】また、コンタクトホール内に高融点金属シ
リサイド電極を形成する際に、水素プラズマを用いたウ
ェーハの前処理を行い、その直後に高融点金属シリサイ
ド膜を堆積したので、コンタクトホール内の自然酸化膜
が十分に除去されて密着性が改善し、コンタクト抵抗を
低く抑えることができる。
【0014】
【実施例】本発明の一実施例による半導体装置の製造方
法を図1乃至図2を用いて説明する。図1は本実施例に
よる半導体装置の製造装置の概略図、図2は本実施例に
よる半導体装置の製造方法を示す図である。
【0015】成膜を行うチャンバー10内には、ウェー
ハ12を載置するためのサセプター14が設けられてい
る。サセプター14には、成膜する際にウェーハ12を
加熱するヒーター(図示せず)が内蔵されている。サセ
プター14と対向する位置には、サセプター14との間
に高周波を印加してプラズマを発生するための対向電極
16が配置されている。
【0016】チャンバー10にはさらに、チャンバー1
0内を真空に引くための排気配管18、WSix膜を成
膜する際にシリコン源となるモノシラン(SiH4)を
供給するSiH4供給配管20、タングステン源となる
六弗化タングステン(WF6)を供給するWF6供給配管
22、及び成膜前処理を行うための水素(H2)を供給
するH2供給配管24が接続されている。サセプター1
4及び対向電極16には、プラズマを発生するための高
周波電源26が接続されている。
【0017】次に、本実施例による半導体装置の製造方
法を説明する。まず、成膜すべきウェーハ12をサセプ
ター14上に載置し、排気配管18に接続された真空ポ
ンプ(図示せず)によりチャンバー10内を減圧する。
次いで、WSix膜を成膜する際の温度までサセプター
14の温度を昇温し、その後にH2供給配管24よりH2
ガスを導入し、サセプター14及び対向電極16間に高
周波を印加してH2プラズマ28を発生する(図2
(a))。
【0018】水素ガス等の還元性ガス雰囲気中で、10
00℃程度の高温熱処理を行うことにより、シリコン基
板表面の自然酸化膜を除去する方法が一般に知られてい
るが、本発明では、H2プラズマ28が同様の働きをす
る。即ち、熱エネルギーにより還元反応を発生させて自
然酸化膜を除去する代わりに、H2プラズマ28のエネ
ルギーによりウェーハ12上に成長した自然酸化膜を除
去することができる。
【0019】H2プラズマ28を用いた前処理には、さ
らに利点がある。即ち、チャンバー10の内壁等にSi
x30が吸着していた場合には、SiFx30も除去す
ることができる(図2(b))。SiFx30は、H2
ラズマ28によりHF32等の形態に変化するので、チ
ャンバー10の内壁から除去され易くなる。これによ
り、堆積するWSix膜中のF濃度を低減することがで
きる。なお、SiFx30は、WSix膜の成長の際に生
成されるもので、複数のウェーハ12を連続で成膜する
際には、前回の成膜時にチャンバー10の内壁に吸着さ
れている。
【0020】このようにして、ウェーハ12の前処理
と、チャンバー10内壁のプラズマクリーニングを同時
に行うことができる。次いで、H2ガスの導入を停止し
た後に、SiH4供給配管20よりSiH4ガスを、WF
6供給配管22よりWF6ガス導入する。これにより、ウ
ェーハ12上でWF6及びSiH4が反応し、WSix
34が成膜される(図2(c))。このようにしてWS
x膜34を堆積することにより、同一チャンバー内で
前処理と堆積を行えるので、膜中のF濃度を低減できる
と共に自然酸化膜を除去した直後に成膜することが可能
である。
【0021】このように、本実施例によれば、H2プラ
ズマを用いたウェーハ12の前処理により、WSix
34の成膜直前に自然酸化膜の除去を行うことができる
ので、堆積したWSix膜34の密着性が向上し、膜剥
がれを防止することができる。また、HF系水溶液等を
用いずに自然酸化膜を除去すると共に、チャンバー10
内に残留するFを除去したので、堆積したWSix膜3
4中に含まれるF濃度を低減することができる。これに
より、ゲート酸化膜中に取り込まれるF濃度を低減でき
るので、ゲート容量の低下を防止することができる。
【0022】また、Bイオン注入によりゲート電極にセ
ルフアラインでソース/ドレイン拡散層を形成した場合
にも、高融点金属シリサイド膜中に含まれるF濃度を低
減することができるので、ゲート電極中に打ち込まれた
Bが後工程の熱処理よってチャネル領域にまで達するこ
とがなく、トランジスタのしきい値電圧が変化すること
を防止することができる。
【0023】また、コンタクトホール内にWSix膜3
4を形成する際には、H2プラズマ28を用いたウェー
ハ12の前処理を行い、その直後にWSix膜34を堆
積することにより、コンタクトホール内の自然酸化膜が
十分に除去されて密着性が改善し、コンタクト抵抗を低
く抑えることができる。本発明の上記実施例に限らず種
々の変形が可能である。
【0024】例えば、上記実施例では自然酸化膜の除去
工程においてH2プラズマを用いたが、アルゴン(A
r)、ヘリウム(He)、窒素(N2)等の不活性ガス
のプラズマを用いて自然酸化膜を除去してもよい。但
し、この場合には化学反応による除去ではなく、物理的
な除去方法である。また、上記実施例ではWSix膜の
形成前処理を例にとって示したが、MoSix、TiS
x、TaSix等、他の高融点金属シリサイド膜を用い
ても同様の効果を得ることができる。
【0025】また、上記実施例では高融点金属シリサイ
ド膜を堆積する例について示したが、高融点金属膜を堆
積後にシリサイド化する、例えば、サリサイド形成のプ
ロセスに適用してもよい。この場合、高融点金属膜の堆
積前に下地基板をH2プラズマ処理することにより達成
することができる。
【0026】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、高融点金
属シリサイド膜を用いたゲート電極を形成する際に、水
素又は不活性ガスのプラズマを用いてウェーハ上の自然
酸化膜を除去すると共に、チャンバー内のFを除去した
ので、自然酸化膜を除去した表面にはFが残留せず、ま
た、その後に堆積した高融点金属シリサイド膜中に含ま
れるF濃度を低減することができる。これにより、ゲー
ト酸化膜中に取り込まれるF濃度を低減できるので、ゲ
ート容量の低下を防止することができる。
【0027】また、Bイオン注入によりゲート電極にセ
ルフアラインでソース/ドレイン拡散層を形成した場合
にも、高融点金属シリサイド膜中に含まれるF濃度を低
減することができるので、ゲート電極中に打ち込まれた
Bが後工程の熱処理によってチャネル領域にまで達する
ことがなく、トランジスタのしきい値電圧が変化するこ
とを防止することができる。
【0028】また、コンタクトホール内に高融点金属シ
リサイド電極を形成する際に、水素プラズマを用いたウ
ェーハの前処理を行い、その直後に高融点金属シリサイ
ド膜を堆積したので、コンタクトホール内の自然酸化膜
が十分に除去されて密着性が改善し、コンタクト抵抗を
低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による半導体装置の製造装置の
概略図である。
【図2】本発明の実施例による半導体装置の製造方法を
示す図である。
【符号の説明】
10…チャンバー 12…ウェーハ 14…サセプター 16…対向電極 18…排気配管 20…SiH4供給配管 22…WF6供給配管 24…H2供給配管 26…高周波電源 28…H2プラズマ 30…SiFx 32…HF 34…WSi2

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下地基板上に高融点金属シリサイド膜を
    成膜する半導体装置の製造方法において、 前記高融点金属シリサイド膜又はその材料をなす膜の成
    膜前に、前記下地基板を水素のプラズマに曝し、前記下
    地基板上に成長した自然酸化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。
  2. 【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、 前記水素のプラズマの代わりに、アルゴン、ヘリウム、
    又は窒素ガスのプラズマを用いることを特徴とする半導
    体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の半導体装置の製造
    方法において、 前記高融点金属シリサイド膜により、ゲート電極を形成
    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】 請求項1乃至3のいずれかに記載の半導
    体装置の製造方法において、 前記高融点金属シリサイド膜により、コンタクトホール
    部の電極を形成することを特徴とする半導体装置の製造
    方法。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかに記載の半導
    体装置の製造方法において、 前記高融点金属シリサイド膜は、タングステンシリサイ
    ド膜であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP20563094A 1994-08-30 1994-08-30 半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH0869994A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002507327A (ja) * 1997-06-30 2002-03-05 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 化学気相堆積チャンバ内でプラズマ前処理を用いた窒化タングステンの堆積
JP2002516482A (ja) * 1998-05-18 2002-06-04 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド デュアル周波数エッチングチャンバ内での金属酸化物の還元
CN112864085A (zh) * 2019-11-28 2021-05-28 长鑫存储技术有限公司 半导体器件的制备方法

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