JPH08107144A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor deviceInfo
- Publication number
- JPH08107144A JPH08107144A JP24265594A JP24265594A JPH08107144A JP H08107144 A JPH08107144 A JP H08107144A JP 24265594 A JP24265594 A JP 24265594A JP 24265594 A JP24265594 A JP 24265594A JP H08107144 A JPH08107144 A JP H08107144A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- insulating film
- semiconductor device
- film
- manufacturing
- chlorine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】絶縁膜や導電膜の表面を清浄化する工程を含む
半導体装置及びその製造方法に関し、絶縁膜表面をクリ
ーニングし、絶縁膜の脱ガスを防止するとともに、層間
絶縁膜の開口部での選択成長を向上すること。
【構成】基板1の上に絶縁膜6を形成する工程と、前記
絶縁膜6をフッ化塩素プラズマに曝すことにより、前記
絶縁膜6の少なくとも表面をフッ素終端処理して耐透水
性を向上する工程を含む。
(57) [Summary] (Modified) [Purpose] A semiconductor device including a step of cleaning the surface of an insulating film or a conductive film, and a method for manufacturing the same, in which the surface of the insulating film is cleaned to prevent degassing of the insulating film. At the same time, improve selective growth in the opening of the interlayer insulating film. A step of forming an insulating film 6 on a substrate 1 and exposing the insulating film 6 to chlorine fluoride plasma to terminate at least the surface of the insulating film 6 with fluorine to improve water permeation resistance. Including steps.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関し、より詳しくは、絶縁膜や導電膜の表面を清浄化
する工程を含む半導体装置及びその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device including a step of cleaning the surface of an insulating film or a conductive film and a method of manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体装置において、高密度化に伴って
多層配線構造が採用されている。多層配線構造は、上と
下の配線の間に層間絶縁膜を介在させるとともに、その
上と下の配線は層間絶縁膜の開口部を通して互いに接続
されている。その開口部に導電材を充填する方法とし
て、上側の配線を形成する際にその配線材料を同時に開
口部に埋め込んだり、或いは開口部に金属を選択成長す
る方法などがある。2. Description of the Related Art In a semiconductor device, a multi-layer wiring structure has been adopted as the density becomes higher. In the multilayer wiring structure, an interlayer insulating film is interposed between the upper and lower wirings, and the upper and lower wirings are connected to each other through the opening of the interlayer insulating film. As a method of filling the conductive material in the opening, there is a method of simultaneously filling the wiring material in the opening when forming the upper wiring, or a method of selectively growing a metal in the opening.
【0003】開口部にタングステンを選択成長する場合
には、当然のことであるが、層間絶縁膜の表面に成長し
ないことが要求される。しかし、実際には層間絶縁膜の
表面にタングステンの成長核となる炭素、水酸化物等が
存在することが多い。そこで、層間絶縁膜がシリコン酸
化膜(SiO2)から形成される場合には、層間絶縁膜の表
面をフッ酸によって僅かにエッチングしてその表面の成
長核を同時に除去する方法が一般に採用されている。As a matter of course, when tungsten is selectively grown in the opening, it is required not to grow on the surface of the interlayer insulating film. However, in reality, there are many cases where carbon, hydroxide, or the like, which becomes a growth nucleus of tungsten, exists on the surface of the interlayer insulating film. Therefore, when the interlayer insulating film is formed of a silicon oxide film (SiO 2 ), a method of slightly etching the surface of the interlayer insulating film with hydrofluoric acid to simultaneously remove growth nuclei on the surface is generally adopted. There is.
【0004】しかし、フッ酸を用いるだけでは層間絶縁
膜の上の成長を阻止するには十分ではない。例えば開口
部内に時間をかけてタングステンを選択成長すると、最
悪の場合には、タングステンが層間絶縁膜の上にブラン
ケット状に成長(全面成長)してしまうことがある。し
かもフッ酸は開口部を横方向にエッチングするので開口
部の径が広がってしまう。However, the use of hydrofluoric acid is not sufficient to prevent the growth on the interlayer insulating film. For example, if tungsten is selectively grown in the opening over time, in the worst case, tungsten may grow in blanket form (overall growth) on the interlayer insulating film. Moreover, since the hydrofluoric acid laterally etches the opening, the diameter of the opening is widened.
【0005】そこで、タングステンの選択成長性を改善
するために、その他に種々の提案がなされている。例え
ば、層間絶縁膜の開口部から露出したシリコン基板の拡
散層の上と層間絶縁膜の上に窒化チタン(TiN )膜を形
成した後に、TiN を硫酸と過酸化水素水の混合液を用い
て拡散層表面の薄いTiN を除去し、ついで、拡散層の表
面に存在するチタンシリサイド(TiSi)の上にタングス
テンを選択成長することが特開平4−130720号公
報において記載されている。この場合、層間絶縁膜上の
TiN膜にはタングステンの成長が遅く開始することが前
提となっている。Therefore, in order to improve the selective growth of tungsten, various other proposals have been made. For example, after forming a titanium nitride (TiN) film on the diffusion layer of the silicon substrate exposed from the opening of the interlayer insulating film and on the interlayer insulating film, TiN is mixed with a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution. JP-A-4-130720 describes that thin TiN on the surface of the diffusion layer is removed, and then tungsten is selectively grown on titanium silicide (TiSi) existing on the surface of the diffusion layer. In this case, on the interlayer insulation film
It is premised that the growth of tungsten starts late in the TiN film.
【0006】しかし、その裏付としてその公報で引用し
ている文献〔1〕では、下地となるTiN 膜の表面に、シ
ラン(SiH4)還元によるタングステン形成に先立ち、六フ
ッ化タングステンガスを供給した場合と供給しない場合
とを比較してタングステンの選択成長について述べてい
るのであって、選択成長の下地層となるTiSi膜とTiN膜
を比較することについては何等の記載もない。実際に、
TiN 膜上とTiSi膜上とではタングステンの成長開始時間
にどの程度差があるかは明らかではない。However, in the literature [1] cited in that publication as a proof, tungsten hexafluoride gas is supplied to the surface of the underlying TiN film before forming tungsten by silane (SiH 4 ) reduction. The selective growth of tungsten is described by comparing the case where it is supplied and the case where it is not supplied, and there is no description about the comparison between the TiSi film and the TiN film which are the underlayer of the selective growth. actually,
It is not clear how much the difference in the start time of tungsten growth between the TiN film and the TiSi film.
【0007】文献〔1〕:平成元年36回応用物理学関
係連合議会予稿集2,718頁,3a-ZF-2 なお、TiN 膜のエッチング液として使用されている硫酸
と過酸化水素水の混合液は、レジストを除去した後のク
リーニング溶液として使用されることもあるが、その混
合液は酸化剤であるので金属表面を酸化してしまうおそ
れがあるので、一般には膜の表面処理としては使用され
ていなかった。Reference [1]: Proceedings of the 36th Congress of Applied Physics, 1989, pp. 2718, 3a-ZF-2 Note that sulfuric acid and hydrogen peroxide solution used as etching solution for TiN film The mixed solution may be used as a cleaning solution after removing the resist, but since the mixed solution is an oxidant and may oxidize the metal surface, it is generally used as a surface treatment of the film. It was never used.
【0008】一方、層間絶縁膜の開口部から露出するシ
リコン層やアルミニウム層の表面をドライ処理により清
浄にしてタングステンを選択成長し易くする方法も種々
提案されている。例えば、SiO2層間絶縁膜の開口部から
露出したシリコン基板の拡散層の上に存在する酸化膜、
ポリマー等を三フッ化塩素ガスによって除去した後に、
その開口部内にタングステンを選択成長する方法が特開
昭64−73717号公報、特開平5−243218号
公報に記載されている。On the other hand, various methods have been proposed for facilitating selective growth of tungsten by cleaning the surface of the silicon layer or aluminum layer exposed from the opening of the interlayer insulating film by dry treatment. For example, an oxide film existing on the diffusion layer of the silicon substrate exposed from the opening of the SiO 2 interlayer insulating film,
After removing the polymer etc. with chlorine trifluoride gas,
Methods for selectively growing tungsten in the opening are described in JP-A-64-73717 and JP-A-5-243218.
【0009】さらに、SiO2層間絶縁膜の開口部から露出
したアルミニウム配線表面の自然酸化膜を三フッ化塩素
ガスを用いて除去した後に、その開口部内にタングステ
ンを選択成長することが特開平4─206526号公報
に記載されている。Further, after removing the natural oxide film on the surface of the aluminum wiring exposed from the opening of the SiO 2 interlayer insulating film by using chlorine trifluoride gas, tungsten can be selectively grown in the opening. -206526.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】ところで、層間絶縁膜
としてはSiO2だけでなく、スピナーによって形成される
SOG(spin on glass )膜、或いはTEOSを用いて
形成されるシリコン酸化膜が使用されるようになり、そ
のような層間絶縁膜から放出されるガスによってタング
ステンの選択成長が難しくなってきている。By the way, as the interlayer insulating film, not only SiO 2 but also an SOG (spin on glass) film formed by a spinner or a silicon oxide film formed by using TEOS is used. As a result, selective growth of tungsten has become difficult due to the gas released from such an interlayer insulating film.
【0011】そのような層間絶縁膜からガスを抜くため
に、その絶縁膜を加熱する方法を採用することがある
が、脱ガス効果は一時的なものであって吸湿性を低下さ
せるものではない。例えば、層間絶縁膜を加熱後にフッ
酸溶液、エッチング液、大気のような環境下に放置すれ
ば層間絶縁膜は水分を吸収してしまい、再び脱ガス処理
の必要が生じるという問題がある。In order to remove gas from such an interlayer insulating film, a method of heating the insulating film may be adopted, but the degassing effect is temporary and does not deteriorate hygroscopicity. . For example, if the interlayer insulating film is heated and then left to stand in an environment such as a hydrofluoric acid solution, an etching solution, or the atmosphere, the interlayer insulating film absorbs moisture, and there is a problem that degassing treatment becomes necessary again.
【0012】また、層間絶縁膜の開口部から露出する下
側の導電パターンとしては、シリコン基板の拡散層やア
ルミニウム配線だけでなく、高融点金属、銅、金などの
導電パターンが使用されることもある。この場合の導電
パターンの表面を清浄化するために希釈フッ酸を使用す
ることも考えられるが、上記したように酸化シリコン系
の層間絶縁膜もエッチングしてしまい、開口部が広がる
という不都合がある。Further, as the lower conductive pattern exposed from the opening of the interlayer insulating film, not only the diffusion layer of the silicon substrate and the aluminum wiring but also the conductive pattern of refractory metal, copper, gold or the like is used. There is also. In this case, it is conceivable to use dilute hydrofluoric acid to clean the surface of the conductive pattern, but as described above, the silicon oxide-based interlayer insulating film is also etched, which causes the disadvantage that the opening is widened. .
【0013】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであって、絶縁膜表面をクリーニングし、絶縁膜か
らの脱ガスを阻止するとともに、層間絶縁膜の開口部で
の選択成長を向上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する。The present invention has been made in view of the above problems, and cleans the surface of the insulating film to prevent outgassing from the insulating film and improves selective growth in the opening of the interlayer insulating film. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can be manufactured.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】上記した課題は、図1に
例示するように、基板1の上に絶縁膜6を形成する工程
と、前記絶縁膜6をフッ化塩素プラズマに曝すことによ
り、前記絶縁膜6の表面をクリーニングする工程と、同
時に絶縁膜6の少なくとも表面をフッ素終端処理して耐
透水性を向上する工程とを有することを特徴とする半導
体装置の製造方法によって達成する。The above-mentioned problems can be solved by forming the insulating film 6 on the substrate 1 and exposing the insulating film 6 to chlorine fluoride plasma, as shown in FIG. This is achieved by a method of manufacturing a semiconductor device, which comprises a step of cleaning the surface of the insulating film 6 and a step of simultaneously terminating at least the surface of the insulating film 6 with fluorine to improve water permeation resistance.
【0015】または、前記絶縁膜6には開口部6aが形
成され、開口部6aから前記絶縁膜6の下の導電層4の
一部が露出した状態で、前記絶縁膜6及び該導電層4を
前記フッ化塩素プラズマに曝した後に、該開口部6aの
下の該導電層4の表面に金属7を選択成長する工程を有
することを特徴とする前記半導体装置の製造方法によっ
て達成する。Alternatively, an opening 6a is formed in the insulating film 6, and the insulating film 6 and the conductive layer 4 are formed with a part of the conductive layer 4 under the insulating film 6 exposed from the opening 6a. Is exposed to the chlorine fluoride plasma, and then selectively growing the metal 7 on the surface of the conductive layer 4 under the opening 6a is achieved by the method for manufacturing a semiconductor device.
【0016】または、開口部6aが形成された前記絶縁
膜を前記フッ化塩素プラズマに曝す工程の後に、前記絶
縁膜6を大気に一旦曝すか、大気に曝さずに、前記金属
7の選択成長の工程に入ることを特徴とする前記半導体
装置の製造方法によって達成する。または、前記フッ化
塩素プラズマに前記絶縁膜6及び前記開口部の下の前記
導電層4を曝す際の前記基板1温度は150℃以下であ
ることを特徴する前記半導体装置の製造方法によって達
成する。Alternatively, after the step of exposing the insulating film in which the opening 6a is formed to the chlorine fluoride plasma, the insulating film 6 is once exposed to the atmosphere, or is not exposed to the atmosphere and the selective growth of the metal 7 is performed. This is achieved by the method for manufacturing a semiconductor device described above. Alternatively, the temperature of the substrate 1 when exposing the insulating film 6 and the conductive layer 4 under the opening to the chlorine fluoride plasma is 150 ° C. or lower, which is achieved by the method for manufacturing a semiconductor device. .
【0017】または、前記絶縁膜6を前記フッ化塩素プ
ラズマに曝す際に、開口部6aの下の前記導電層4の表
面だけを選択的にエッチングすることを特徴とする前記
半導体装置の製造方法によって達成する。または、前記
絶縁膜6を前記フッ化塩素プラズマに曝す際に、前記基
板1は10Torr以下の圧力に置かれることを特徴とする
半導体装置の製造方法により達成する。Alternatively, when the insulating film 6 is exposed to the chlorine fluoride plasma, only the surface of the conductive layer 4 under the opening 6a is selectively etched, which is a method of manufacturing the semiconductor device. To achieve by. Alternatively, when the insulating film 6 is exposed to the chlorine fluoride plasma, the substrate 1 is placed under a pressure of 10 Torr or less, which is a method for manufacturing a semiconductor device.
【0018】または、前記フッ化塩素プラズマを発生さ
せる際のパワーを50W以下とすることを特徴とする半
導体装置の製造方法によって達成する。または、前記導
電層4を構成する物質は、前記絶縁膜6の構成材料より
も化学吸着の活性化エネルギーが低いことを特徴とする
前記半導体装置の製造方法により達成する。Alternatively, it is achieved by a method of manufacturing a semiconductor device characterized in that the power for generating the chlorine fluoride plasma is 50 W or less. Alternatively, the substance forming the conductive layer 4 has a lower activation energy of chemisorption than the constituent material of the insulating film 6, which is achieved by the method for manufacturing a semiconductor device.
【0019】または、前記フッ化塩素プラズマを発生さ
せる際に使用されるガスは、フッ化塩素、三フッ化塩
素、五フッ化塩素のいずれかであることを特徴とする前
記半導体装置の製造方法によって達成する。または、前
記フッ化塩素、三フッ化塩素、五フッ化塩素は、ヘリウ
ム、ネオン、アルゴン、キセノン、クロプトン、窒素に
よって希釈されることを特徴とする前記半導体装置の製
造方法によって達成する。Alternatively, the gas used for generating the chlorine fluoride plasma is any one of chlorine fluoride, chlorine trifluoride, and chlorine pentafluoride. To achieve by. Alternatively, the chlorine fluoride, chlorine trifluoride, and chlorine pentafluoride are diluted with helium, neon, argon, xenon, kropton, and nitrogen, thereby achieving the semiconductor device manufacturing method.
【0020】または、前記フッ化塩素、前記三フッ化塩
素、前記五フッ化塩素は、希釈されずにプラズマ化され
ることを特徴とする前記半導体装置の製造方法によって
達成する。または、前記絶縁膜6はSOG、PSG、B
PSG、NSG、SiN、SiON、又は有機ソースガ
スを用いて形成されたシリコン酸化膜であることを特徴
とする半導体装置の製造方法によって達成する。Alternatively, it is achieved by the method for manufacturing a semiconductor device, wherein the chlorine fluoride, the chlorine trifluoride, and the chlorine pentafluoride are plasmatized without being diluted. Alternatively, the insulating film 6 may be SOG, PSG, B
This is achieved by a method of manufacturing a semiconductor device, which is a silicon oxide film formed using PSG, NSG, SiN, SiON, or an organic source gas.
【0021】または、図15に例示するように、絶縁膜
9を形成する工程と、前記絶縁膜9に開口部9aを形成
して前記絶縁膜9の下の金属層4の一部を露出する工程
と、前記絶縁膜9及び前記導電層4を硫酸と過酸化水素
の混合液に浸漬する工程と、前記混合液に浸漬した後
に、前記開口部9a内に金属10を選択成長することを
特徴とする半導体装置の製造方法によって達成する。Alternatively, as illustrated in FIG. 15, a step of forming an insulating film 9 and an opening 9a are formed in the insulating film 9 to expose a part of the metal layer 4 under the insulating film 9. A step of immersing the insulating film 9 and the conductive layer 4 in a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide, and selectively groWing the metal 10 in the opening 9a after the immersion. And a method of manufacturing a semiconductor device.
【0022】または、前記混合液中の前記過酸化水素は
50%以下であることを特徴とする前記半導体装置の製
造方法によって達成する。または、前記混合液は20〜
200℃の温度に維持されていることを特徴とする前記
半導体装置の製造方法によって達成する。または、前記
混合液に前記絶縁膜9及び前記導電層4を浸漬する時間
は30分以内であることを特徴とする前記半導体装置の
製造方法によって達成する。Alternatively, the hydrogen peroxide in the mixed solution is 50% or less, which is achieved by the method for manufacturing a semiconductor device. Alternatively, the mixed solution is 20 to
This is achieved by the method for manufacturing a semiconductor device, which is characterized in that the temperature is maintained at 200 ° C. Alternatively, the method for manufacturing a semiconductor device is characterized in that the insulating film 9 and the conductive layer 4 are immersed in the mixed solution for 30 minutes or less.
【0023】または、前記金属7は高融点金属であるこ
とを特徴とする上記した半導体装置の製造方法によって
達成する。Alternatively, the metal 7 is a refractory metal, which is achieved by the above-described method for manufacturing a semiconductor device.
【0024】[0024]
【作 用】本発明によれば、配線を覆う絶縁膜をフッ化
塩素プラズマに曝すことにより、その絶縁膜表面のクリ
ーニングをし、同時にその絶縁膜の少なくとも表面をフ
ッ素終端処理して耐透水性を向上している。このため、
絶縁膜の表面に炭素、水酸化物等が存在せず、同時に脱
ガスが防止され、絶縁膜の開口部内にタングステン等の
金属を選択成長する際に絶縁膜の表面に金属核が成長し
難くなって選択性が向上し、しかも絶縁膜の上に形成さ
れる金属配線の腐食が防止される。[Operation] According to the present invention, the insulating film covering the wiring is exposed to chlorine fluoride plasma to clean the surface of the insulating film, and at the same time, at least the surface of the insulating film is subjected to a fluorine termination treatment to prevent water permeation. Has improved. For this reason,
There is no carbon, hydroxide, etc. on the surface of the insulating film, degassing is prevented at the same time, and it is difficult for metal nuclei to grow on the surface of the insulating film when selectively growing metal such as tungsten in the opening of the insulating film. As a result, the selectivity is improved, and the corrosion of the metal wiring formed on the insulating film is prevented.
【0025】また、フッ化塩素プラズマによれば、絶縁
膜の開口部の下にある導電層の表面の酸化層を同時に除
去するので、開口部内の導電層の上に金属を選択成長す
る際にその導電層上での成長速度が大きくなって選択性
が向上する。開口部内に金属を選択成長する際に絶縁膜
表面で成長する金属核の数は、フッ化塩素プラズマに曝
された絶縁膜を大気中に置いた後であっても、大気中に
置かずに減圧中で続けて行っても変わらず、良好な選択
成長性を維持する。これは耐透水性の効果によるもので
ある。Further, since chlorine fluoride plasma simultaneously removes the oxide layer on the surface of the conductive layer below the opening of the insulating film, it is possible to selectively grow a metal on the conductive layer in the opening. The growth rate on the conductive layer is increased and the selectivity is improved. The number of metal nuclei that grow on the surface of the insulating film during the selective growth of the metal in the opening can be determined even if the insulating film exposed to chlorine fluoride plasma is placed in the atmosphere without being placed in the atmosphere. Even if it is continuously performed under reduced pressure, it does not change and maintains good selective growth. This is due to the effect of water permeation resistance.
【0026】基板温度は開口部の下の導電層のエッチン
グを過剰にしないために重要であり、その基板温度は1
50℃以下である。また、絶縁膜のダメージや導電層の
過剰エッチングを防止するためには、フッ化塩素プラズ
マの圧力を10Torr以下にする必要がある。さらに導電
層の過剰エッチングや絶縁膜のダメージを防止するため
には、プラズマを発生させるパワーを50W以下にする
必要がある。The substrate temperature is important because it does not overetch the conductive layer below the opening, and the substrate temperature is 1
It is 50 ° C or lower. In order to prevent damage to the insulating film and excessive etching of the conductive layer, the pressure of chlorine fluoride plasma needs to be 10 Torr or less. Further, in order to prevent excessive etching of the conductive layer and damage to the insulating film, it is necessary to set the power for generating plasma to 50 W or less.
【0027】脱ガスし易い絶縁としては、SOG(spin
on glass) 、PSG(phospho-silicate glass)、BPS
G(boro-phospho silicate glass) 、NSG(non-dope
silicate glass)や、或いは有機ガスを用いて形成され
た酸化シリコンがある。また、フッ化塩素プラズマを発
生させる際に使用されるガスとしては、フッ化塩素、三
フッ化塩素、五フッ化塩素があり、これらは希釈しなく
てもよいが、少し効果を落としたい場合にはヘリウム、
ネオン、アルゴン、キセノン、クロプトン、窒素によっ
て希釈してもよい。For insulation that is easily degassed, SOG (spin
on glass), PSG (phospho-silicate glass), BPS
G (boro-phospho silicate glass), NSG (non-dope
silicate glass) or silicon oxide formed using organic gas. Gases used to generate chlorine fluoride plasma include chlorine fluoride, chlorine trifluoride, and chlorine pentafluoride, which do not need to be diluted, but when you want to reduce the effect a little. Helium,
It may be diluted with neon, argon, xenon, kropton, nitrogen.
【0028】別の発明によれば、絶縁膜とその開口部か
ら露出した導電層を硫酸と過酸化水素の混合液に浸漬し
てそれらの表面を清浄化している。硫酸と過酸化水素
は、導電層(金属)に対して酸化剤として機能しないこ
とがわかった。安定した反応を得るためには、混合液中
の過酸化水素が50%以下であり、混合液は20〜20
0℃の温度に設定されている。また、処理時間を30分
以内とすることにより導電層の過剰なエッチングは防止
される。According to another aspect of the invention, the insulating film and the conductive layer exposed from the opening are immersed in a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide to clean their surfaces. It has been found that sulfuric acid and hydrogen peroxide do not function as oxidants for the conductive layer (metal). In order to obtain a stable reaction, hydrogen peroxide in the mixed solution is 50% or less, and the mixed solution is 20 to 20%.
The temperature is set to 0 ° C. Further, by setting the treatment time to within 30 minutes, excessive etching of the conductive layer can be prevented.
【0029】開口部内に選択的に形成される金属は、タ
ングステンやモリブデン等の高融点金属である。The metal selectively formed in the opening is a refractory metal such as tungsten or molybdenum.
【0030】[0030]
【実施例】そこで、以下に本発明の実施例を図面に基づ
いて説明する。 (第1実施例)図1、2は、半導体装置の絶縁膜の開口
部の形成から開口部にタングステンを選択成長するまで
の工程を示す断面図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIGS. 1 and 2 are sectional views showing steps from the formation of an opening in an insulating film of a semiconductor device to the selective growth of tungsten in the opening.
【0031】まず、図1(a) に示すように、シリコン基
板1の表面にSiO2膜(絶縁膜)2を3000Åの厚さに
形成し、さらにその上に窒化チタン(TiN )層3を10
00Å、タングステン(W)層4を3000Åの厚さに
形成する。TiN 層3とW層4は、パターニングされて下
側の配線となる。さらに、W層4はCVDにより形成さ
れた厚さ5000ÅのSiO2膜5に覆われ、SiO2膜5の上
にはSOG膜6が5000Åの厚さに形成されている。First, as shown in FIG. 1A, a SiO 2 film (insulating film) 2 having a thickness of 3000 Å is formed on the surface of a silicon substrate 1, and a titanium nitride (TiN) layer 3 is further formed thereon. 10
A 00Å and tungsten (W) layer 4 is formed to a thickness of 3000Å. The TiN layer 3 and the W layer 4 are patterned to be lower wiring. Further, the W layer 4 is covered with a 5000 Å SiO 2 film 5 formed by CVD, and an SOG film 6 is formed on the SiO 2 film 5 to a thickness of 5000 Å.
【0032】SOG膜6は平坦化のために形成された。
SiO2膜5の上にSOG膜6を形成したのは、SOG膜6
だけでは1μmの厚さの絶縁膜を形成できないからであ
る。SiO2膜5及びSOG膜6によって層間絶縁膜が構成
される。この後に、フォトレジストをマスクに用いるフ
ォトリソグラフィーによりSOG膜とSiO2膜をパターニ
ングしてそれらの膜に図1(b) のような開口部6aを形
成する。The SOG film 6 was formed for flattening.
The SOG film 6 is formed on the SiO 2 film 5 because the SOG film 6 is formed.
This is because an insulating film having a thickness of 1 μm cannot be formed by itself. The SiO 2 film 5 and the SOG film 6 form an interlayer insulating film. After that, the SOG film and the SiO 2 film are patterned by photolithography using a photoresist as a mask to form an opening 6a in these films as shown in FIG. 1 (b).
【0033】次に、シリコン基板1を図3(a) に示すよ
うなプラズマ発生装置のチャンバ10内の平行平板電極
11a,11bの間に置き、その間にClF3ガスを100
sccmの流量で導入し、また、チャンバ10内の圧力を
6.7Pa(50mTorr )まで減圧する。そして、平行平
板電極11a,11b間に13.56MHz の高周波電力
RFを10Wで印加し、シリコン基板1の温度を室温
(約25℃)とした。この状態を30秒間維持すること
により、図1(c) に示すように、SOG膜6をClF3プラ
ズマに曝してSOG膜6の膜質を改善し、併せてタング
ステン層4の表面の酸化タングステン(WOX )4aを除
去した。Next, the silicon substrate 1 is placed between the parallel plate electrodes 11a and 11b in the chamber 10 of the plasma generator as shown in FIG. 3 (a), and ClF 3 gas of 100 is placed between them.
It is introduced at a flow rate of sccm, and the pressure inside the chamber 10 is reduced to 6.7 Pa (50 mTorr). Then, a high frequency power RF of 13.56 MHz was applied at 10 W between the parallel plate electrodes 11a and 11b, and the temperature of the silicon substrate 1 was set to room temperature (about 25 ° C.). By maintaining this state for 30 seconds, as shown in FIG. 1 (c), the SOG film 6 is exposed to ClF 3 plasma to improve the quality of the SOG film 6, and at the same time, the tungsten oxide on the surface of the tungsten layer 4 ( WO X ) 4a was removed.
【0034】次に、ClF3の導入を停止した後に、基板1
を大気に曝すことなく、ゲート弁12を通じて別に用意
された図3(b) に示す成長チャンバ13へ搬送する。続
いて成長チャンバ13において基板を加熱し、六フッ化
タングステン(WF6 )、水素(H2 )およびモノシラ
ン(SiH4) を導入して、SOG膜6及びSiO2膜5の開口
部6から露出したW層4上にタングステンを選択成長し
た。Next, after stopping the introduction of ClF 3 , the substrate 1
Is transferred to the separately prepared growth chamber 13 shown in FIG. 3 (b) through the gate valve 12 without being exposed to the atmosphere. Subsequently, the substrate is heated in the growth chamber 13 and tungsten hexafluoride (WF 6 ), hydrogen (H 2 ) and monosilane (SiH 4 ) are introduced to expose it from the openings 6 of the SOG film 6 and the SiO 2 film 5. Tungsten was selectively grown on the formed W layer 4.
【0035】SOG膜6及びSiO2膜5の開口部6aから
露出したW層4上にタングステンを選択成長した。この
結果、図2に示すように、開口部6aの深さが1μmと
深いにもかかわらず、開口部6aがタングステンにより
満たされた状態でSOG膜6の上にはタングステン膜の
成長は見られなかった。なお、SOG膜6表面での選択
性の崩壊、すなわちSOG膜6表面で成長したタングス
テン核の数は、ClF3プラズマに曝さない場合に比べてそ
の1/10000以下になった。また、層間絶縁膜の上
にアルミニウム配線を形成しても、そのアルミニウム配
線が絶縁膜から出るガスによって腐食されることはなか
った。Tungsten was selectively grown on the W layer 4 exposed from the openings 6a of the SOG film 6 and the SiO 2 film 5. As a result, as shown in FIG. 2, even though the depth of the opening 6a is as deep as 1 μm, the growth of the tungsten film is observed on the SOG film 6 with the opening 6a filled with tungsten. There wasn't. The selectivity collapse on the surface of the SOG film 6, that is, the number of tungsten nuclei grown on the surface of the SOG film 6 was 1/10000 or less of that in the case where the SOG film 6 was not exposed to ClF 3 plasma. Further, even if the aluminum wiring was formed on the interlayer insulating film, the aluminum wiring was not corroded by the gas discharged from the insulating film.
【0036】このように、水分等を多く含むSOG膜6
の上にタングステンが成長しなかったのは、図1(c) で
の破線の部分拡大図に示すようにSOG膜6の表面の元
素の結合手にフッ素が結合したからである。本発明者等
は、SOG膜、PSG膜、BPSG膜などのような絶縁
膜からの脱ガスを防止するために以下のような実験を試
みた。In this way, the SOG film 6 containing a large amount of water etc.
The reason why tungsten did not grow on the surface was that fluorine was bonded to the bond of the element on the surface of the SOG film 6 as shown in the partially enlarged view of the broken line in FIG. 1 (c). The present inventors attempted the following experiments in order to prevent degassing from an insulating film such as an SOG film, a PSG film, a BPSG film and the like.
【0037】まず、図4に示すような試料を複数個用意
した。その試料は、熱酸化によりシリコン基板21の表
面に形成された膜厚3000ÅのSiO2膜22と、そのSi
O2膜22の上に形成された膜厚5000ÅのSOG膜2
3を有している。それらの試料は図5に示すように一旦
大気中に放置し、その後に何の処理も施さない試料を第
1の試料とする一方、その後にClF3のプラズマにSOG
膜23を曝す試料を第2の試料とする。First, a plurality of samples as shown in FIG. 4 were prepared. The sample is a SiO 2 film 22 having a thickness of 3000 Å formed on the surface of a silicon substrate 21 by thermal oxidation, and its Si.
5000 Å SOG film 2 formed on the O 2 film 22
Three. As shown in FIG. 5, these samples are left in the air for a while, and the sample which is not subjected to any treatment thereafter is used as the first sample, and then SOG is applied to ClF 3 plasma.
The sample to which the film 23 is exposed is the second sample.
【0038】第2の試料のSOG膜23をClF3のプラズ
マに曝す装置として図3(a) に示すプラズマ発生装置を
用いた。そして、減圧されたチャンバ10内の下側の平
行平板電極11bの上に第2の試料を載置した後に、チ
ャンバ10のガス導入口10aからClF3ガスを100sc
cmの流量で導入し、チャンバ10内の圧力を6.7Pa
(50mTorr )とし、平行平板電極11a、11b間に
13.56MHz でパワー10Wの高周波電力を印加し
た。これにより第2の試料のSOG膜23を室温で30
秒間だけClF3のプラズマに曝した後に、第2の試料を大
気に曝した。As a device for exposing the SOG film 23 of the second sample to ClF 3 plasma, the plasma generator shown in FIG. 3 (a) was used. Then, after placing the second sample on the lower parallel plate electrode 11b in the depressurized chamber 10, 100 scF of ClF 3 gas is introduced from the gas inlet 10a of the chamber 10.
It is introduced at a flow rate of cm and the pressure inside the chamber 10 is 6.7 Pa.
(50 mTorr), and high frequency power of 10 W at 13.56 MHz was applied between the parallel plate electrodes 11a and 11b. As a result, the SOG film 23 of the second sample is removed at room temperature
A second sample was exposed to the atmosphere after being exposed to the ClF 3 plasma for only a second.
【0039】そして、第1及び第2の試料のそれぞれに
ついて図6に示すような減圧装置を用いて脱ガス量を調
べた。脱ガス量は、試料が載置されない状態で減圧室1
5内の真空度と、第1の試料、第2の試料のいずれかを
収納した場合の減圧室15内の真空度との差から求め
る。図6の減圧装置の減圧室15内の真空度は電離真空
計16により測定する。また、試料が置かれるサセプタ
17は150℃に加熱される。なお、電離真空計16に
よる測定時には減圧室15の排気は停止している。Then, with respect to each of the first and second samples, the degassing amount was examined by using a pressure reducing device as shown in FIG. The amount of degassing is 1
It is determined from the difference between the degree of vacuum inside the chamber 5 and the degree of vacuum inside the decompression chamber 15 when either the first sample or the second sample is stored. The degree of vacuum in the decompression chamber 15 of the decompression device of FIG. 6 is measured by an ionization vacuum gauge 16. The susceptor 17 on which the sample is placed is heated to 150 ° C. The exhaust of the decompression chamber 15 is stopped during the measurement by the ionization vacuum gauge 16.
【0040】試料が存在しない場合の減圧室15内の圧
力を測定したところ2.67×10 -4Pa(2.00×1
0-6Torr)であった。そして、その圧力を保持しながら
第1の試料を減圧室15内に置いて真空度を測定したと
ころその減圧室15内の圧力は4.00×10-2Pa
(3.00×10-4Torr)に上昇し、これにより3.9
7×10-2Pa(2.98×10-4Torr)の脱ガス量があ
ることがわかる。これに対して、第2の試料を2.67
×10-4Pa(2.00×10-6Torr)の減圧室15内に
置いて真空度を測定したところその減圧室15は6.6
7×10-4Pa(5.00×10-6Torr)に変化し、脱ガ
ス量が4.00×10-4Pa(3.00×10 -6Torr)で
あることがわかった。Pressure in the decompression chamber 15 when no sample is present
2.67 × 10 when the force is measured -FourPa (2.00 x 1
0-6Torr). And while holding that pressure
The first sample was placed in the decompression chamber 15 to measure the degree of vacuum.
The pressure inside the decompression chamber 15 is 4.00 × 10.-2Pa
(3.00 x 10-FourTorr), which caused 3.9
7 x 10-2Pa (2.98 × 10-FourTorr) degassing amount
I understand that In contrast, the second sample was 2.67.
× 10-FourPa (2.00 x 10-6In the decompression chamber 15 of Torr)
When the vacuum degree was measured by placing it, the decompression chamber 15 was found to be 6.6.
7 x 10-FourPa (5.00 × 10-6Torr) and degas
Amount is 4.00 × 10-FourPa (3.00 x 10 -6Torr)
I knew it was.
【0041】これにより、ClF3プラズマ処理の有無によ
って脱ガス量に約二桁の差があることが確認され、ClF3
プラズマ処理によって絶縁膜の脱ガス量を減少させるこ
とが有効であることが確認された。次に、ClF3プラズマ
処理を行う前と後のSOG膜23表面をESCA(elec
tron spectroscopy for chemical analysis)分析により
評価した結果を図7に示す。これにより、ClF3プラズマ
処理前にはSOG膜23の表層にはシリコン元素、酸素
元素、炭素元素が存在するのに対して、その処理後には
ClF3のエッチング効果によって炭素元素が大幅に減少す
る代わりにフッ素元素が存在していることが確認され
た。これによりSOG膜23の表面は清浄化され、且つ
フッ素元素により表面の元素の手が終端されていること
がわかる。また、ClF3プラズマ処理がなされたSOG膜
23は、大気に曝しても曝さなくても脱ガス量が大幅に
低減している。これは、SOG膜23の表面だけでな
く、脱ガスされたその内部にもフッ素が入り込んで耐透
水性を向上しているからと考えられる。[0041] Thus, it was confirmed that there is a difference of about two orders of magnitude in the degassing amount by the presence or absence of ClF 3 plasma process, ClF 3
It was confirmed that it is effective to reduce the amount of degassing of the insulating film by plasma treatment. Next, the surface of the SOG film 23 before and after the ClF 3 plasma treatment is subjected to ESCA (elec
FIG. 7 shows the result of evaluation by tron spectroscopy for chemical analysis). As a result, silicon elements, oxygen elements, and carbon elements are present in the surface layer of the SOG film 23 before the ClF 3 plasma treatment, but after the treatment,
It was confirmed that the elemental fluorine was present instead of the significant reduction of the elemental carbon due to the etching effect of ClF 3 . As a result, it can be seen that the surface of the SOG film 23 is cleaned and the elemental hands on the surface are terminated by the fluorine element. Further, the SOG film 23 that has been subjected to the ClF 3 plasma treatment has a greatly reduced amount of degassing whether it is exposed to the atmosphere or not. It is considered that this is because fluorine penetrates not only on the surface of the SOG film 23, but also inside the degassed inside thereof to improve the water permeation resistance.
【0042】また、図2に示したようにSOG膜6の表
面にタングステンが選択成長しないことは、フッ化塩素
プラズマ処理によってSOG膜6の脱ガスのみならずそ
の表面の炭素等の付着物の除去が同時になされて、SO
G膜6の表面のクリーニング効果があることを意味す
る。次に、CVDによって選択的にタングステンを成長
する際の前処理としてClF3プラズマ処理を用いることに
よる選択成長の向上を定量化して説明する。As shown in FIG. 2, the fact that tungsten does not grow selectively on the surface of the SOG film 6 means that chlorine gas plasma treatment not only degass the SOG film 6 but also deposits such as carbon on the surface. Removal is done at the same time, SO
It means that the surface of the G film 6 has a cleaning effect. Next, the improvement in selective growth by using ClF 3 plasma treatment as a pretreatment for selectively growing tungsten by CVD will be quantified and described.
【0043】図1(a) に示す構造の試料を複数個用い
て、SOG膜6をClF3プラズマに曝した後に真空を破ら
ずに別反応室13へ搬送し、資料をタングステンの選択
成長条件を用いた六フッ化タングステン、水素およびモ
ノシランのガス雰囲気中で処理をした。この場合、ClF3
プラズマによる処理条件は、ClF3ガスを100sccmで導
入し、またチャンバ内の圧力を13.3Pa(100mTor
r )、基板温度を室温、平行平板電極印加電力を10W
にそれぞれ設定し、発生時間を0〜600秒の可変とし
た。また、タングステンの選択成長条件は、WF6 を18
sccmの流量で反応室内に導入し、SiH4を7.2sccm、水
素を100sccm、反応室内の圧力を13.3Pa(100
mTorr )、基板温度を300℃、成長時間を0〜600
秒の可変とした。Using a plurality of samples having the structure shown in FIG. 1 (a), the SOG film 6 was exposed to ClF 3 plasma, and then transferred to another reaction chamber 13 without breaking the vacuum. Was used in a gas atmosphere of tungsten hexafluoride, hydrogen and monosilane. In this case ClF 3
The plasma treatment condition is that ClF 3 gas is introduced at 100 sccm and the pressure in the chamber is 13.3 Pa (100 mTor).
r), substrate temperature is room temperature, parallel plate electrode applied power is 10W
And the occurrence time was variable from 0 to 600 seconds. In addition, as for the selective growth condition of tungsten, WF 6 is set to 18
It was introduced into the reaction chamber at a flow rate of sccm, SiH 4 was 7.2 sccm, hydrogen was 100 sccm, and the pressure in the reaction chamber was 13.3 Pa (100
mTorr), substrate temperature 300 ° C, growth time 0-600
The second was variable.
【0044】そして、SOG膜6をClF3プラズマに曝す
時間とSOG膜6表面のフッ素元素濃度との関係をイオ
ンクロマト分析により求めたところ、図8に示すような
結果が得られ、フッ素元素濃度は10秒で8×1014mo
l/cm2 、60秒で1×1015mol/cm2 となりそれ以降プ
ラズマ処理時間を長くするにつれてSOG膜の表面のフ
ッ素元素が緩やかに上昇している。Then, when the relationship between the exposure time of the SOG film 6 to ClF 3 plasma and the elemental fluorine concentration on the surface of the SOG film 6 was determined by ion chromatography analysis, the results shown in FIG. 8 were obtained. Is 8 × 10 14 mo in 10 seconds
1/10 15 mol / cm 2 in l / cm 2 and 60 seconds, and thereafter, the fluorine element on the surface of the SOG film gradually rises as the plasma treatment time is lengthened.
【0045】また、ClF3プラズマ処理時間に対するその
後の選択成長条件での処理によるSOG膜6表面のタン
グステンの析出量をICP分析により測定したところ、
図9に示すような結果が得られた。これによれば、開始
から60秒の間にタングステンの析出量が急激に減少
し、それ以降は緩やかに析出量が減少していることが分
かる。Further, the amount of tungsten deposited on the surface of the SOG film 6 by the subsequent treatment under the selective growth condition with respect to the ClF 3 plasma treatment time was measured by ICP analysis.
The results shown in FIG. 9 were obtained. According to this, it can be seen that the amount of deposited tungsten sharply decreases within 60 seconds from the start, and thereafter, the amount of deposited tungsten gradually decreases.
【0046】このように、図8と図9の曲線の変化の傾
向が殆ど一致することから、SOG膜6上でのタングス
テンの成長はフッ素の存在によって妨げられ、これによ
り開口部6a内のW膜4上での選択成長性が向上してい
ることがわかる。なお、SOG膜6をClF3プラズマに曝
した後に真空を破らずに開口部6a内にタングステンを
選択成長した場合と、SOG膜6をClF3プラズマに曝し
た後に一旦大気に曝してからタングステンを選択成長し
た場合とでは選択成長に差異が見られなかった。As described above, since the trends of the curves in FIGS. 8 and 9 almost coincide with each other, the growth of tungsten on the SOG film 6 is hindered by the presence of fluorine, which causes W in the opening 6a. It can be seen that the selective growth property on the film 4 is improved. In addition, when tungsten is selectively grown in the opening 6a without breaking the vacuum after exposing the SOG film 6 to ClF 3 plasma, and when the SOG film 6 is exposed to ClF 3 plasma and then exposed to the atmosphere, the tungsten is removed. There was no difference in selective growth from the case of selective growth.
【0047】ところで、ClF3プラズマ処理時の平行平板
電極間に印加する高周波電力のパワーを10Wと50W
にした場合についてそれぞれ選択成長性を調べたとこ
ろ、50Wにした場合に選択成長の著しい崩壊がみられ
た。これは、高プラズマパワーにすると、図10に示す
ように、SOG膜6の表面にはプラズマによるダメージ
層6bが発生し、そのためにダメージ層6bの上にタン
グステン核7aが成長して選択性の崩壊が起きたと考え
られる。従って、ダメージ層6bの発生を防止するため
にはClF3プラズマ処理は50Wよりも低パワー、より好
ましくは30W以下で行う必要がある。By the way, the power of the high frequency power applied between the parallel plate electrodes during the ClF 3 plasma treatment is 10 W and 50 W.
When the selective growth property was examined for each of the above cases, a remarkable collapse of the selective growth was observed at 50 W. This is because when a high plasma power is used, a damage layer 6b due to plasma is generated on the surface of the SOG film 6 as shown in FIG. 10, and as a result, a tungsten nucleus 7a grows on the damage layer 6b and the selectivity is increased. It is thought that the collapse occurred. Therefore, in order to prevent the damage layer 6b from being generated, it is necessary to perform the ClF 3 plasma treatment at a power lower than 50 W, and more preferably 30 W or less.
【0048】なお、上記した説明ではSOG膜を使用し
ているが、ガスが放出され易い絶縁膜、例えばPSG、
BPSG、NSG、SiON或いは有機ガスソースを用いて
形成された酸化シリコン、SiN、又はSiONなどに
対して特に有効である。また、そのような絶縁膜の下に
形成される導電層は、モリブデン、チタン等の高融点金
属、及び高融点金属シリサイド、窒化チタン、アルミニ
ウム、銅、金などであってもClF3プラズマによりその導
電層の表面のクリーニング処理がなされる。Although the SOG film is used in the above description, an insulating film from which gas is easily released, such as PSG,
It is particularly effective for BPSG, NSG, SiON, silicon oxide formed using an organic gas source, SiN, SiON, or the like. Moreover, the such a conductive layer formed below the insulating film, molybdenum, a refractory metal such as titanium, and the refractory metal silicide, titanium nitride, aluminum, copper, the ClF 3 plasma be a gold The surface of the conductive layer is cleaned.
【0049】さらに、上記した例では、SOG膜の表面
処理にClF3プラズマを使用しているが、フッ素と塩素を
含んだガスとしてフッ化塩素(ClF)、五フッ化塩素(Cl
F5)のいずれかをプラズマ化して使用してもよい。な
お、ClF 、ClF3、ClF5は希釈しなくてもよいし、ヘリウ
ム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、窒素な
どにより希釈してもよい。層間絶縁膜6表面の清浄化の
効果や、その下の金属膜のエッチング効果を低下させた
い場合に、ClF 、ClF3、ClF5を希釈する。Further, although ClF 3 plasma is used for the surface treatment of the SOG film in the above example, chlorine fluoride (ClF) and chlorine pentafluoride (Cl) are used as the gas containing fluorine and chlorine.
Either of F 5 ) may be plasmatized and used. ClF 3 , ClF 3 and ClF 5 may not be diluted, or may be diluted with helium, neon, argon, krypton, xenon, nitrogen or the like. When it is desired to reduce the cleaning effect on the surface of the interlayer insulating film 6 or the etching effect on the metal film thereunder, ClF 3 , ClF 3 and ClF 5 are diluted.
【0050】選択成長する金属としてはモリブデン以外
の高融点金属、例えばタングステンであってもよい。モ
リブデンを選択成長する場合には六フッ化モリブデンを
反応ガスとして用いる。 (第2実施例)第1実施例では、層間絶縁膜の開口部内
に金属を選択成長する場合に、層間絶縁膜表面のクリー
ニングと脱ガスを同時に行うとともに、開口部から露出
した下側電極の表面をクリーニングすることについて説
明した。As the metal for selective growth, a refractory metal other than molybdenum, for example, tungsten may be used. When selectively growing molybdenum, molybdenum hexafluoride is used as a reaction gas. (Second Embodiment) In the first embodiment, when a metal is selectively grown in the opening of the interlayer insulating film, the surface of the interlayer insulating film is cleaned and degassed simultaneously, and the lower electrode exposed from the opening is removed. Cleaning the surface has been described.
【0051】本実施例では、層間絶縁膜の表面をクリー
ニングする場合に、層間絶縁膜の膜減りを防止して開口
部の広がりを防止し、併せて層間絶縁膜の下側の導電層
の過大なエッチングを防止することについて説明する。
まず、3つの試料を用意する。第1の試料は、図11
(a) に示すように、表面処理が施されていないシリコン
ウェハ31である。第2の試料は、図11(b) に示すよ
うに、熱酸化により膜厚3000Åのシリコン酸化膜
(SiO2)膜32が表面に形成されたシリコンウェハ31
である。第3の試料は、図11(c) に示すように、シリ
コンウェハ31表面の膜厚3000ÅのSiO2膜32の上
にスパッタやCVD(化学的気相成長法)により窒化チ
タン(TiN )膜33を1000Å、タングステン(W )
膜34を3000Åの厚さに順に形成したものである。
TiN 膜33はタングステン膜34とSiO2膜32との密着
性を良くするために用いられている。In this embodiment, when the surface of the interlayer insulating film is cleaned, the interlayer insulating film is prevented from being thinned and the opening is prevented from expanding, and at the same time, the conductive layer below the interlayer insulating film is excessively large. Preventing unnecessary etching will be described.
First, three samples are prepared. The first sample is shown in FIG.
As shown in (a), the silicon wafer 31 is not surface-treated. As shown in FIG. 11 (b), the second sample is a silicon wafer 31 on the surface of which a silicon oxide film (SiO 2 ) film 32 having a thickness of 3000 Å is formed by thermal oxidation.
Is. As shown in FIG. 11C, the third sample is a titanium nitride (TiN) film formed on the surface of the silicon wafer 31 by sputtering or CVD (chemical vapor deposition) on the SiO 2 film 32 having a film thickness of 3000 Å. 33 to 1000Å, Tungsten (W)
The film 34 is sequentially formed to have a thickness of 3000 Å.
The TiN film 33 is used to improve the adhesion between the tungsten film 34 and the SiO 2 film 32.
【0052】まず、室温下において、希釈フッ酸溶液と
ClF3プラズマ処理のいずれかによる第2の試料のSiO2膜
32のエッチング量を比較した。この場合使用した希釈
フッ酸のフッ酸濃度は1%である。また、ClF3プラズマ
処理の際には、ClF3には何等の希釈ガスを添加せず、プ
ラズマ室内へのClF3ガスの流量を100sccm、圧力を
6.7Pa(50mTorr )とし処理時間を180秒とし
た。そのプラズマ室内の一対の平行平板電極11a,1
1bに接続される高周波電源の周波数は13.56MHz
、印加電力は10Wである。First, at room temperature, a diluted hydrofluoric acid solution was prepared.
The etching amount of the SiO 2 film 32 of the second sample by any of the ClF 3 plasma treatments was compared. In this case, the diluted hydrofluoric acid used had a hydrofluoric acid concentration of 1%. Further, when ClF 3 plasma treatment, without the addition of a diluent gas of any way to ClF 3, 100 sccm flow rate of ClF 3 gas into the plasma chamber, 6.7 Pa (50 mTorr) and to the processing time to a pressure of 180 seconds And A pair of parallel plate electrodes 11a, 1 in the plasma chamber
The frequency of the high frequency power supply connected to 1b is 13.56MHz
The applied power is 10W.
【0053】それら2つの条件での第2の試料のSiO2膜
32のエッチング量を光学波長干渉計により測定したと
ころ、図12に示すような結果が得られた。即ち、希釈
フッ酸溶液を使用した場合には、ほぼ時間に比例してSi
O2膜32のエッチング膜厚が増加した。これに対して、
ClF3プラズマ処理による場合には、SiO2膜32はエッチ
ングされなかった。When the etching amount of the SiO 2 film 32 of the second sample under these two conditions was measured by an optical wavelength interferometer, the results shown in FIG. 12 were obtained. That is, when the diluted hydrofluoric acid solution is used, the Si
The etching film thickness of the O 2 film 32 increased. On the contrary,
The SiO 2 film 32 was not etched by the ClF 3 plasma treatment.
【0054】次に、第1〜第3の試料を用いて、ClF3プ
ラズマに対するシリコン、酸化シリコン、タングステン
の各々のエッチング速度を調べた。ClF3プラズマの発生
条件は、圧力を除いて図12の実験と同じにした。チャ
ンバ内の圧力は6.7Pa(50mTorr )と13.3Pa
(100mTorr )の双方に設定した。そして、それらの
圧力とエッチング速度の関係を調べたところ、シリコン
ウェハ21では、圧力が高くなるにつれてエッチング速
度が大きくなり、13.3Pa(100mTorr )では17
50Å/min である。また、タングステン膜34につい
ては、処理圧力が13.3Pa(100mTorr )の場合に
6.7Pa(50mTorr )の場合よりも僅かにエッチング
速度が増え、そして13.3Pa(100mTorr )では2
50Å/min となってシリコンウェハ31よりもエッチ
ング速度が1桁程度小さいことがわかった。さらに、Si
O2膜32では6.7Pa(50mTorr )、13.3Pa(1
00mTorr )ともにエッチング速度が零、即ちClF3プラ
ズマがエッチャントとして機能しないことがわかる。Next, using the first to third samples, the etching rates of silicon, silicon oxide and tungsten with respect to ClF 3 plasma were examined. The ClF 3 plasma generation conditions were the same as in the experiment of FIG. 12 except for the pressure. The pressure inside the chamber is 6.7Pa (50mTorr) and 13.3Pa
It was set to both (100 mTorr). Then, when the relationship between the pressure and the etching rate was investigated, the etching rate of the silicon wafer 21 increased as the pressure increased, and the etching rate increased to 17 at 13.3 Pa (100 mTorr).
It is 50Å / min. Also, for the tungsten film 34, the etching rate slightly increases when the processing pressure is 13.3 Pa (100 mTorr) than when it is 6.7 Pa (50 mTorr), and is 2 at 13.3 Pa (100 mTorr).
It was found that the etching rate was 50 Å / min and the etching rate was lower than that of the silicon wafer 31 by about one digit. Furthermore, Si
For the O 2 film 32, 6.7 Pa (50 mTorr), 13.3 Pa (1
It can be seen that the etching rate is zero in both cases (00 mTorr), that is, ClF 3 plasma does not function as an etchant.
【0055】ここで、シリコン、タングステン、SiO2に
対するClF3ガスによる還元反応の代表的なものを以下の
式に示す。 Si + 4/3 ClF3 → SiF4 ↑ + 2/3 Cl2 ↑ …(1) W + 2 ClF3 → WF6↑ + Cl2 ↑ …(2) SiO2 + 4/3 ClF3 → SiF4 ↑ + O2↑+ 2/3 Cl2 ↑ …(3) この場合、シリコン、タングステン及び二酸化シリコン
の300K(室温)、67.0Pa(500mTorr )にお
ける生成自由エネルギー(−ΔG)は表1のようにな
る。ここで、生成自由エネルギーとは自発的な反応性を
示す一つの使用であり、値が大きくなるに従いその還元
反応が起き易くなる。Here, a typical reduction reaction of ClF 3 gas with respect to silicon, tungsten, and SiO 2 is shown in the following formula. Si + 4/3 ClF 3 → SiF 4 ↑ + 2/3 Cl 2 ↑… (1) W + 2 ClF 3 → WF 6 ↑ + Cl 2 ↑… (2) SiO 2 + 4/3 ClF 3 → SiF 4 ↑ + O 2 ↑ + 2/3 Cl 2 ↑ (3) In this case, the free energy of formation (-ΔG) of silicon, tungsten and silicon dioxide at 300K (room temperature) and 67.0Pa (500mTorr) is as shown in Table 1. become. Here, the free energy of formation is one use that exhibits spontaneous reactivity, and as the value increases, the reduction reaction thereof easily occurs.
【0056】[0056]
【表1】 [Table 1]
【0057】これからも、SiやWは、SiO2に比べてClF3
により還元し易い、即ち、選択的にエッチングされ易い
ことが理論的にも理解される。以上から、図14(a) に
示すように、タングステンよりなる下側の配線4と、Si
O2よりなる層間絶縁膜8と、層間絶縁膜8のうち下側の
配線の上に形成された開口部8aとを有する構造を採用
する場合には、選択的にタングステンの表面の酸化タン
グステン4aだけを選択的にエッチングすることができ
る。また、開口部8aから露出する導電層がシリコン基
板の拡散層(不図示)である場合には拡散層のエッチン
グ量が大きいのでフッ化塩素プラズマにより層間絶縁膜
の表面を処理することは好ましくない。From now on, Si and W are more ClF 3 than SiO 2.
It is also theoretically understood that is easily reduced, that is, easily etched selectively. From the above, as shown in FIG. 14A, the lower wiring 4 made of tungsten and the Si
When the structure having the interlayer insulating film 8 made of O 2 and the opening 8a formed on the lower wiring of the interlayer insulating film 8 is adopted, the tungsten oxide 4a on the surface of tungsten is selectively used. Only can be selectively etched. If the conductive layer exposed from the opening 8a is a diffusion layer (not shown) of the silicon substrate, it is not preferable to treat the surface of the interlayer insulating film with chlorine fluoride plasma because the etching amount of the diffusion layer is large. .
【0058】ところで、以上のフッ化塩素プラズマ処理
は室温でなされており、この場合にはタングステン膜4
のエッチングは垂直方向に異方的になされているが、試
料温度を200℃とすると図14(b) に示すように、タ
ングステン膜4のエッチングが等方的になり、最悪の場
合には開口部8aの周囲にもエッチングが及んでタング
ステン膜4と窒化チタン膜3からなる配線を断線してし
まう。By the way, the above chlorine fluoride plasma treatment is performed at room temperature, and in this case, the tungsten film 4 is used.
Etching is performed in the vertical direction anisotropically, but when the sample temperature is 200 ° C., the etching of the tungsten film 4 becomes isotropic as shown in FIG. The etching also reaches the periphery of the portion 8a and disconnects the wiring made of the tungsten film 4 and the titanium nitride film 3.
【0059】そこで、150℃以下の温度でフッ化塩素
プラズマ処理を行うのが好ましい。また、タングンテン
膜4の過剰エッチングを防止するためにはフッ化塩素プ
ラズマ処理は10Torr以下の圧力下で行うのが好まし
い。なお、上記した説明では層間絶縁膜をSiO2から形成
しているが、フッ化塩素プラズマはその他の絶縁膜、例
えばSOG、PSG、BPSG、NSG、SiON、SiN な
どに対して特に有効である。また、そのような絶縁膜の
下に形成される下側電極は、モリブデン、チタン等の高
融点金属、及び高融点金属シリサイド、窒化チタン、
銅、金などから構成されていてもエッチング速度が小さ
い。さらに、上記した例では、SOG膜の表面処理にCl
F3プラズマを使用しているが、フッ素と塩素を含んだガ
スとしてフッ化塩素(ClF)、五フッ化塩素(ClF5)のい
ずれかのプラズマを使用してもよい。Therefore, it is preferable to perform the chlorine fluoride plasma treatment at a temperature of 150 ° C. or lower. Further, in order to prevent excessive etching of the tungsten film 4, the chlorine fluoride plasma treatment is preferably performed under a pressure of 10 Torr or less. Although the interlayer insulating film is formed of SiO 2 in the above description, chlorine fluoride plasma is particularly effective for other insulating films such as SOG, PSG, BPSG, NSG, SiON and SiN. Further, the lower electrode formed under such an insulating film is formed of a refractory metal such as molybdenum or titanium, a refractory metal silicide, titanium nitride,
Even if it is made of copper or gold, the etching rate is low. Further, in the above example, Cl is used for the surface treatment of the SOG film.
Although F 3 plasma is used, either chlorine fluoride (ClF) or chlorine pentafluoride (ClF 5 ) plasma may be used as the gas containing fluorine and chlorine.
【0060】(第3実施例)上記した2つの実施例で
は、層間絶縁膜の表面とその開口部の下の導電層の表面
をフッ化塩素プラズマによって清浄化することについて
説明した。本実施例では、ウェット処理によりそれらを
達成することについて説明する。先ず、図15(a) に示
すように、Si基板1の上に絶縁膜2を形成し、その上に
窒化チタン膜3とタングステン膜4からなる下側配線を
形成した後に、下側配線を層間絶縁膜9で覆い、さらに
層間絶縁膜9に開口部9aを形成した。この場合の層間
絶縁膜9としてCVDにより形成するPSG膜を用い
た。(Third Embodiment) In the above-described two embodiments, the cleaning of the surface of the interlayer insulating film and the surface of the conductive layer below the opening with chlorine fluoride plasma has been described. In this example, achievement of them by wet processing will be described. First, as shown in FIG. 15 (a), an insulating film 2 is formed on a Si substrate 1, a lower wiring composed of a titanium nitride film 3 and a tungsten film 4 is formed thereon, and then a lower wiring is formed. The interlayer insulating film 9 was covered, and an opening 9a was formed in the interlayer insulating film 9. As the interlayer insulating film 9 in this case, a PSG film formed by CVD was used.
【0061】このような試料を多数個用意して、硫酸と
過酸化水素の混合液と希釈フッ酸のいずれかを使用して
層間絶縁膜9及びタングステン膜4の表面を清浄化し
た。層間絶縁膜9の表面には炭素、水素化合物などの不
純物が存在し、また開口部9aの下のタングステン層4
の表面には酸化タングステン層4aが形成されている。
その混合液にタンスグテン層4を長時間浸漬すると、タ
ングステン層4が等方的にエッチングされて断線等の原
因になるので、浸漬時間を30分以上にすることは好ま
しくない。A large number of such samples were prepared and the surfaces of the interlayer insulating film 9 and the tungsten film 4 were cleaned using either a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide or diluted hydrofluoric acid. Impurities such as carbon and hydrogen compounds are present on the surface of the interlayer insulating film 9, and the tungsten layer 4 below the opening 9a.
A tungsten oxide layer 4a is formed on the surface of the.
If the Tangsutene layer 4 is immersed in the mixed solution for a long time, the tungsten layer 4 is isotropically etched to cause a disconnection or the like, so it is not preferable to set the immersion time to 30 minutes or more.
【0062】そして、その混合液と希釈フッ酸による処
理のいずれかを行った後に、図15(b) に示すように、
開口部9a内のタングステン膜4上にタングステン10
を150秒、200秒、250秒で選択成長したとこ
ろ、表2に示すような結果が得られた。After performing either of the treatment with the mixed solution and diluted hydrofluoric acid, as shown in FIG. 15 (b),
Tungsten 10 is formed on the tungsten film 4 in the opening 9a.
Was selectively grown for 150 seconds, 200 seconds and 250 seconds, the results shown in Table 2 were obtained.
【0063】[0063]
【表2】 [Table 2]
【0064】なお、表2において層間絶縁膜9の上での
成長核の数は、金属顕微鏡を用いて数えたものであり、
35×35μm2 の領域おいて存在するタングステン核
の数を示しており、数が多いほど選択性が崩れているこ
とを示す。これにより、試料1、2と試料3、4とを比
較すると、フッ酸溶液による処理後の選択成長に比べ
て、硫酸と過酸化水素の混合液による処理後の選択成長
の方が同一成長時間に対する成長膜厚が増加するととも
に、選択性が向上していることがわかる。In Table 2, the number of growth nuclei on the interlayer insulating film 9 is counted by using a metallographic microscope.
The number of tungsten nuclei existing in the region of 35 × 35 μm 2 is shown, and the larger the number is, the worse the selectivity is. As a result, comparing Samples 1 and 2 with Samples 3 and 4, the selective growth after the treatment with the mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide has the same growth time as compared with the selective growth after the treatment with the hydrofluoric acid solution. It is understood that the selectivity is improved as the grown film thickness with respect to is increased.
【0065】また、試料2、4、5を比較すると、成長
時間、成長膜厚が増加しているにもかかわらず、硫酸・
過酸化水素水混合液を用いる方が選択性が良いことが確
かめられた。従来は、硫酸・過酸化水素水混合液は酸化
剤と考えられていたが、実際は酸化剤として機能しない
ことがわかった。以上ことから硫酸・過酸化水素水混合
液により層間絶縁膜9の表面のクリーニングが行え、タ
ングステン成長の選択性が向上することがわかる。しか
も、開口部9aから露出するタングステン膜4の表面に
存在する自然酸化膜を除去してその表面を清浄にするこ
とができ、これによりタングステンの選択成長の速度が
大きくなる。Further, comparing Samples 2, 4, and 5, it was found that sulfuric acid
It was confirmed that the selectivity was better when using the hydrogen peroxide solution mixture. Conventionally, a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide was considered to be an oxidizing agent, but it was found that it does not actually function as an oxidizing agent. From the above, it can be seen that the surface of the interlayer insulating film 9 can be cleaned with a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide, and the selectivity of tungsten growth is improved. In addition, the natural oxide film existing on the surface of the tungsten film 4 exposed from the opening 9a can be removed to clean the surface, which increases the selective growth rate of tungsten.
【0066】(層間絶縁膜の表面クリーニングについ
て)図15に示すシリコンウェハにおいて、パターンを
形成する際に用いるレジストや大気中で付着した炭素や
その水素化合物などが存在するので、CVDによるタン
グステン成長の選択性の崩壊が生じる。これに対して硫
酸と過酸化水素の混合液を用いて前処理を行うと、レジ
ストの残渣の主成分である炭素と水素化合物を除去でき
るために、選択性が向上する。硫酸と過酸化水素の混合
溶液中での反応を次に示す。(Regarding Surface Cleaning of Interlayer Insulating Film) In the silicon wafer shown in FIG. 15, since there is a resist used for forming a pattern and carbon and its hydrogen compound attached in the atmosphere, tungsten growth by CVD is performed. Collapse of selectivity occurs. On the other hand, when pretreatment is performed using a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide, carbon and hydrogen compounds, which are the main components of the resist residue, can be removed, so that the selectivity is improved. The reaction in a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide is shown below.
【0067】 H2SO4 + H2O2 → H2SO5 + H2O …(4) 2H2O2 → 2H2O + O2↑ …(5) これらの反応式(4),(5)で生成されるカロー酸
( H2SO5、別名ペルオキソ硫酸)によって、レジスト残
渣や大気中からの付着物である炭素と水素との化合物
( C x H y) は次の反応式により除去される。H 2 SO 4 + H 2 O 2 → H 2 SO 5 + H 2 O (4) 2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2 ↑ (5) These reaction formulas (4), ( Compounds of carbon and hydrogen, which are the deposits from resist residues and the atmosphere, due to the caroic acid (H 2 SO 5 , also known as peroxosulfuric acid) generated in 5)
(C x H y ) is removed by the following reaction formula.
【0068】 C x H y + H2SO5 → H2SO4 + CO2 ↑ + H2O …(6) 即ち、炭素と水素の化合物がカロー酸により炭酸ガスと
なって大気に放出されることになり、層間絶縁膜の表面
が清浄化され、CVDによるタングステン成長の選択性
が向上する。 (下側配線表面の酸化物除去について)上記反応式
(4)におけるカロー酸は水溶液中では次の反応式に示
す状態になっている。C x H y + H 2 SO 5 → H 2 SO 4 + CO 2 ↑ + H 2 O (6) That is, a compound of carbon and hydrogen is released to the atmosphere as carbon dioxide gas by caroic acid. As a result, the surface of the interlayer insulating film is cleaned and the selectivity of tungsten growth by CVD is improved. (Removal of Oxide on Lower Wiring Surface) Caroic acid in the above reaction formula (4) is in a state shown in the following reaction formula in an aqueous solution.
【0069】 H2SO5 → 2H+ + SO5 2- …(7) この溶液中で選択成長の前処理を行うと、タングステン
膜の表面に存在する自然酸化膜、即ち酸化タングステン
(WO3)が除去され、これにより純粋なタングステン膜が
次の還元反応式(8)により露出する。 WO3 + 6H+ → W + 3H2O …(8) この反応式(8)での400Kにおけるタングステンの
生成自由エネルギー(−ΔG)を求めると、−ΔGは2
152kcal/molとなる。ここで、生成自由エネルギーと
は、自発的な反応性を示す一つの指標であり、値が大き
くなるに従い、その還元反応が起き易くくなる。H 2 SO 5 → 2H + + SO 5 2− (7) When the selective growth pretreatment is performed in this solution, a natural oxide film existing on the surface of the tungsten film, that is, tungsten oxide (WO 3 ). Are removed, so that the pure tungsten film is exposed by the following reduction reaction formula (8). WO 3 + 6H + → W + 3H 2 O (8) When the free energy of formation (-ΔG) of tungsten at 400 K in this reaction formula (8) is calculated, -ΔG is 2
It becomes 152 kcal / mol. Here, the free energy of formation is one index showing the spontaneous reactivity, and the reduction reaction becomes easier to occur as the value increases.
【0070】また、硫酸と過酸化水素の混合溶液により
成長前処理を行った場合に、選択CVDにおける成長速
度が速まることは、表2に示す結果より明らかである。
従って、硫酸と過酸化水素の混合溶液中において、酸化
タンスグテンは還元されて除去され、下側配線を構成す
る純粋なタングステンが露出し、その後のCVDにおい
てタングステンの選択成長が円滑に行われるので、フッ
酸による前処理に比べて成長速度が大きくなる。Further, it is clear from the results shown in Table 2 that the growth rate in the selective CVD is increased when the growth pretreatment is performed with the mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide.
Therefore, in a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide, tungsten oxide is reduced and removed, pure tungsten that constitutes the lower wiring is exposed, and selective growth of tungsten is smoothly performed in the subsequent CVD. The growth rate is higher than that in the pretreatment with hydrofluoric acid.
【0071】同様に、選択成長の下地となる下側配線
が、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、窒化チタン
(TiN )、シリコン(Si)の場合における自然酸化膜、
酸化アルミニウム(Al2O3 )、酸化チタン(TiO2)、シ
リコン酸化膜(SiO2)についても硫酸と過酸化水素の混
合溶液を用いて還元すると、以下の反応式により純粋な
アルミニウム、チタン、窒化チタン、シリコンが露出す
る。Similarly, a natural oxide film in the case where the lower wiring which is the base of the selective growth is aluminum (Al), titanium (Ti), titanium nitride (TiN) or silicon (Si),
Aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ) and silicon oxide film (SiO 2 ) are also reduced by using a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide, and pure aluminum, titanium, Titanium nitride and silicon are exposed.
【0072】 Al2O3 + 6H+ → Al + 3H2O …(9) TiO2 + 4H+ → Ti + 2H2O …(10) SiO2 + 4H+ → Si + 2H2O …(11) ここで、これらの反応式で、400Kにおけるアルミニ
ウム、チタン、窒化チタン、シリコン、タングステンの
それぞれの生成自由エネルギー(−ΔG)を求めると次
の表3のようになる。Al 2 O 3 + 6H + → Al + 3H 2 O (9) TiO 2 + 4H + → Ti + 2H 2 O (10) SiO 2 + 4H + → Si + 2H 2 O (11) Here, the free energies (-ΔG) of formation of aluminum, titanium, titanium nitride, silicon, and tungsten at 400 K are calculated by these reaction formulas, and the results are shown in Table 3 below.
【0073】[0073]
【表3】 [Table 3]
【0074】従って、アルミニウム、チタン、窒化チタ
ン、シリコンのそれぞれの自然酸化物は、タングステン
の酸化物の還元による除去とほぼ同等の生成自由エネル
ギーを示す。従って、層間絶縁膜の下の導電層がそれら
の材料から形成されいている場合でも、硫酸と過酸化水
素の混合液を使用することによってその導電層表面の自
然酸化も同様に除去され、その後のCVDによる選択成
長が円滑になされるので、フッ酸の前処理に比べて選択
性が向上する。Therefore, the natural oxides of aluminum, titanium, titanium nitride, and silicon show almost the same free energy of formation as the removal of tungsten oxide by reduction. Therefore, even if the conductive layer under the interlayer insulating film is formed of these materials, the natural oxidation of the conductive layer surface is similarly removed by using the mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide, and Since the selective growth by CVD is facilitated, the selectivity is improved as compared with the hydrofluoric acid pretreatment.
【0075】表2に示した結果をグラフにしたものを図
16に示す。図16は、選択成長の前処理としてフッ酸
と過酸化水素の混合溶液のいずれかを使用する場合にお
いて、成長時間に対するタングステンの成長膜厚を示し
たものである。フッ酸処理後の選択成長によれば、硫酸
と過酸化水素の混合液処理に比べて同一時間で成長した
膜厚が薄くなっていることがわかる。また、図16中に
示した破線で示した補助線から考察すると、フッ酸処理
を使用するよりもその混合溶液を使用する方が選択成長
の開始時間が早いと考えられる。このことからも、硫酸
と過酸化水素の混合溶液によって下側配線の表面を清浄
化することが好ましい。A graph of the results shown in Table 2 is shown in FIG. FIG. 16 shows the growth film thickness of tungsten with respect to the growth time when either one of the mixed solution of hydrofluoric acid and hydrogen peroxide is used as the pretreatment for the selective growth. According to the selective growth after the hydrofluoric acid treatment, it can be seen that the film thickness grown in the same time is smaller than that in the treatment with the mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide. Considering from the auxiliary line shown by the broken line in FIG. 16, it is considered that the selective growth start time is faster when the mixed solution is used than when the hydrofluoric acid treatment is used. From this, it is preferable to clean the surface of the lower wiring with a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide.
【0076】図17は、層間絶縁膜の開口部内で選択成
長したタングステンの膜厚と層間絶縁膜表面でのタング
ステン核の個数との関係を示したものであり、実線は硫
酸と過酸化水素の混合液の場合を示し、一点鎖線はフッ
酸の場合を示す。フッ酸処理の後の選択成長によれば、
開口部内での成長膜が厚くなるにつれて層間絶縁膜の上
のタングステン核の個数が増え、選択性の崩壊が起きて
しまう。これに対して、硫酸と過酸化水素の混合溶液の
処理後の選択成長においては、開口部内での成長膜が厚
くなっても層間絶縁膜上でのタングステン核の個数は増
えず、選択性の崩壊は起きていない。FIG. 17 shows the relationship between the film thickness of tungsten selectively grown in the opening of the interlayer insulating film and the number of tungsten nuclei on the surface of the interlayer insulating film, and the solid line shows sulfuric acid and hydrogen peroxide. The case of a mixed solution is shown, and the alternate long and short dash line shows the case of hydrofluoric acid. According to selective growth after hydrofluoric acid treatment,
As the growth film in the opening becomes thicker, the number of tungsten nuclei on the interlayer insulating film increases and the selectivity collapses. On the other hand, in the selective growth after the treatment of the mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide, the number of tungsten nuclei on the interlayer insulating film does not increase even if the growth film in the opening becomes thick, and the selectivity No collapse has occurred.
【0077】以上のことからも、硫酸と過酸化水素の混
合液による層表面の清浄化を前処理として行うこによ
り、選択成長性が向上することが明らかである。なお、
混合液中の硫酸と過酸化水素を安定に保つためには、混
合液中の過酸化水素の割合を50wt%以下にする必要が
あり、また、その混合液の温度を20〜200℃の範囲
内に設定する必要がある。From the above, it is clear that selective growth is improved by cleaning the layer surface with a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide as a pretreatment. In addition,
In order to keep the sulfuric acid and hydrogen peroxide in the mixed solution stable, the ratio of hydrogen peroxide in the mixed solution must be 50 wt% or less, and the temperature of the mixed solution is in the range of 20 to 200 ° C. Must be set within.
【0078】なお、選択成長する金属としてタングステ
ン以外の高融点金属、例えばモリブデンであってもよ
い。モリブデンを選択成長する場合には六フッ化モリブ
デンを反応ガスとして用いる。The metal for selective growth may be a refractory metal other than tungsten, such as molybdenum. When selectively growing molybdenum, molybdenum hexafluoride is used as a reaction gas.
【0079】[0079]
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、配線
を覆う絶縁膜をフッ化塩素プラズマに曝すことにより、
その絶縁膜表面のクリーニングをし、同時にその絶縁膜
の少なくとも表面をフッ素終端処理して耐透水性を向上
したので、絶縁膜の表面には炭素、水酸化物等が存在せ
ず、同時に絶縁膜からの脱ガスを防止して、絶縁膜の開
口部内にタングステン等の金属を選択成長する際に絶縁
膜の表面に金属核を成長し難くして選択性を向上でき、
しかも絶縁膜の上に形成される金属配線の腐食を防止で
きる。As described above, according to the present invention, by exposing the insulating film covering the wiring to chlorine fluoride plasma,
Since the surface of the insulating film was cleaned, and at the same time, at least the surface of the insulating film was terminated with fluorine to improve the water permeation resistance, there was no carbon, hydroxide, etc. on the surface of the insulating film, and at the same time, the insulating film It is possible to prevent the outgassing from the gas and improve the selectivity by making it difficult for metal nuclei to grow on the surface of the insulating film when selectively growing a metal such as tungsten in the opening of the insulating film.
Moreover, it is possible to prevent corrosion of the metal wiring formed on the insulating film.
【0080】また、フッ化塩素プラズマによれば、絶縁
膜の開口部の下にある導電層の表面の酸化層を同時に除
去できるので、開口部内の導電層の上に金属を選択成長
する際にその導電層上での成長速度を大きくして選択性
を向上できる。フッ化塩素プラズマによる耐透水性は、
絶縁膜を大気中に置くかどうかにかかわらず変化しな
い。Further, since chlorine fluoride plasma can simultaneously remove the oxide layer on the surface of the conductive layer below the opening of the insulating film, it is possible to selectively grow a metal on the conductive layer in the opening. The growth rate on the conductive layer can be increased to improve the selectivity. Permeability resistance by chlorine fluoride plasma
It does not change regardless of whether the insulating film is placed in the atmosphere.
【0081】基板温度を150℃以下に置くことによっ
て開口部の下の導電層の過剰エッチングを防止できる。
また、フッ化塩素プラズマの圧力を10Torr以下にする
ことにより、絶縁膜のダメージや導電層の過剰エッチン
グを防止できる。さらに、プラズマを発生させるパワー
を50W以下にすることにより、導電層の過剰なエッチ
ングや絶縁膜のダメージを防止できる。By keeping the substrate temperature at 150 ° C. or lower, excessive etching of the conductive layer under the opening can be prevented.
Further, by setting the pressure of chlorine fluoride plasma to 10 Torr or less, damage to the insulating film and excessive etching of the conductive layer can be prevented. Further, by setting the power for generating plasma to 50 W or less, excessive etching of the conductive layer and damage to the insulating film can be prevented.
【0082】別の発明によれば、絶縁膜とその開口部か
ら露出した導電層を硫酸と過酸化水素の混合液に浸漬し
てそれらの表面を清浄化できる。その混合液中の過酸化
水素を50%以下とし、混合液を20〜200℃の温度
に設定することにより安定した反応を得ることができ
る。また、処理時間を30分以内とすることにより導電
層の過剰なエッチングを防止できる。According to another invention, the surface of the insulating film and the conductive layer exposed from the opening can be cleaned by immersing it in a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide. A stable reaction can be obtained by setting hydrogen peroxide in the mixed solution to 50% or less and setting the mixed solution at a temperature of 20 to 200 ° C. In addition, by setting the treatment time within 30 minutes, excessive etching of the conductive layer can be prevented.
【図1】図1(a) 〜(c) は、本発明の第1実施例の半導
体装置の層間絶縁膜に開口部を形成した後に、絶縁膜を
フッ化塩素プラズマにより耐透水処理する工程を示す断
面図である。1 (a) to 1 (c) are steps of forming an opening in an interlayer insulating film of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention, and then subjecting the insulating film to a water permeation-resistant treatment with chlorine fluoride plasma. FIG.
【図2】図2は、本発明の第1実施例の半導体装置の層
間絶縁膜の開口部に金属を選択成長した状態を示す断面
図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which a metal is selectively grown in the opening of the interlayer insulating film of the semiconductor device of the first embodiment of the present invention.
【図3】図3(a) は、本発明の第1実施例に使用するプ
ラズマ発生装置、図3(b) は、本発明の第1実施例に使
用する化学的気相成長法(CVD)によるタングステン
の選択成長装置である。3 (a) is a plasma generator used in the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 (b) is a chemical vapor deposition method (CVD) used in the first embodiment of the present invention. ) Is a selective growth apparatus of tungsten according to (1).
【図4】図4は、本発明の第1実施例の半導体装置の製
造工程に採用されるフッ化塩素プラズマの実験に使用す
る試料の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a sample used for an experiment of chlorine fluoride plasma adopted in the manufacturing process of the semiconductor device of the first embodiment of the present invention.
【図5】図5は、本発明の第1実施例に採用されるフッ
化塩素プラズマ処理する場合としない場合の比較試験を
するためのフローチャートである。FIG. 5 is a flow chart for a comparative test with and without chlorine fluoride plasma treatment employed in the first embodiment of the present invention.
【図6】図6は、本発明の第1実施例に採用されるフッ
化塩素プラズマ処理する場合としない場合の脱ガス量を
調べるための減圧装置である。FIG. 6 is a decompression device used for the first embodiment of the present invention for investigating the degassing amount with and without chlorine fluoride plasma treatment.
【図7】図7は、本発明の第1実施例に採用されるフッ
化塩素プラズマ処理する場合としない場合の絶縁膜の表
面の元素濃度を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing element concentrations on the surface of an insulating film with and without chlorine fluoride plasma treatment adopted in the first embodiment of the present invention.
【図8】図8は、三フッ化塩素プラズマ処理時間と絶縁
膜表面のフッ素濃度との関係を示す特性図であり、フッ
素元素濃度を示す縦軸は対数目盛り、プラズマ処理時間
を示す横軸は比例目盛りである。FIG. 8 is a characteristic diagram showing the relationship between the chlorine trifluoride plasma treatment time and the fluorine concentration on the surface of the insulating film, wherein the vertical axis indicating the fluorine element concentration is the logarithmic scale and the horizontal axis indicating the plasma treatment time. Is a proportional scale.
【図9】図9は、三フッ化塩素プラズマ処理時間と絶縁
膜表面のタングステン析出量との関係を示す特性図であ
り、タングステン析出量を示す縦軸は対数目盛り、プラ
ズマ処理時間を示す横軸は比例目盛りである。FIG. 9 is a characteristic diagram showing the relationship between the chlorine trifluoride plasma treatment time and the tungsten deposition amount on the surface of the insulating film, wherein the vertical axis indicating the tungsten deposition amount is a logarithmic scale and the horizontal axis indicates the plasma treatment time. The axis is a proportional scale.
【図10】図10は、本発明の第1実施例に採用される
三フッ化塩素プラズマを発生させるパワーが大きい場合
に選択成長が崩壊する状態を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a state in which selective growth collapses when the power for generating chlorine trifluoride plasma adopted in the first embodiment of the present invention is large.
【図11】図11(a) は、本発明の第2実施例で使用す
る第1の試料を示す断面図、 図11(b) は、本発明の
第2実施例で使用する第2の試料を示す断面図、 図1
1(c) は、本発明の第2実施例で使用する第3の試料を
示す断面図である。11 (a) is a sectional view showing a first sample used in the second embodiment of the present invention, and FIG. 11 (b) is a second sectional view showing the second sample used in the second embodiment of the present invention. Cross-sectional view showing the sample, FIG.
FIG. 1 (c) is a cross-sectional view showing a third sample used in the second embodiment of the present invention.
【図12】図12は、本発明の第2実施例におけるフッ
酸と三フッ化塩素プラズマのいずれかを使用した場合の
エッチング厚さと処理時間との関係を示す特性図であ
り、エッチング厚さを示す縦軸と処理時間を示す横軸は
共に比例目盛りで表されている。FIG. 12 is a characteristic diagram showing the relationship between the etching thickness and the treatment time when either hydrofluoric acid or chlorine trifluoride plasma is used in the second embodiment of the present invention. And the horizontal axis indicating the processing time are both represented on a proportional scale.
【図13】図13は、本発明の第2実施例において、シ
リコンとタングステンとシリコン酸化膜について三フッ
化塩素プラズマによるエッチング厚さとプラズマ雰囲気
圧力との関係を示す特性図であり、エッチング厚さを示
す縦軸と総圧力を示す横軸は共に比例目盛りで表されて
いる。FIG. 13 is a characteristic diagram showing the relationship between the etching thickness by chlorine trifluoride plasma and the plasma atmosphere pressure for silicon, tungsten, and a silicon oxide film in the second embodiment of the present invention. Both the vertical axis indicating and the horizontal axis indicating the total pressure are represented on a proportional scale.
【図14】図14(a),(b) は、本発明の第2実施例にお
いて、プラズマパワーの違いによるタングステン層のエ
ッチング状態を示す断面図である。14 (a) and 14 (b) are cross-sectional views showing etching states of a tungsten layer due to a difference in plasma power in a second embodiment of the present invention.
【図15】図15(a),(b) は、本発明の第3実施例に係
る硫酸と過酸化水素の混合液による絶縁膜とタングステ
ン層の表面処理を示す断面図である。15 (a) and 15 (b) are cross-sectional views showing surface treatment of an insulating film and a tungsten layer with a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide according to a third embodiment of the present invention.
【図16】図16は、本発明の第3実施例に係る硫酸と
過酸化水素の混合液による処理とフッ酸溶液による処理
のそれぞれについてのタングステン成長膜圧と成長時間
の関係を示す特性図であり、縦軸及び横軸ともに比例目
盛りを示している。FIG. 16 is a characteristic diagram showing the relationship between the tungsten growth film pressure and the growth time for each of the treatment with the mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide and the treatment with the hydrofluoric acid solution according to the third embodiment of the present invention. And the vertical axis and the horizontal axis show proportional scales.
【図17】図17は、本発明の第3実施例に係る硫酸と
過酸化水素の混合液による処理とフッ酸溶液による処理
のそれぞれについての絶縁膜上でのタングステン核の数
ととタングステン選択成長膜厚の関係を示す特性図であ
り、縦軸及び横軸ともに比例目盛りを示している。FIG. 17 is a diagram showing the number of tungsten nuclei on the insulating film and the tungsten selection in each of the treatment with the mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide and the treatment with the hydrofluoric acid solution according to the third embodiment of the present invention. FIG. 6 is a characteristic diagram showing a relationship between grown film thicknesses, in which the vertical axis and the horizontal axis show proportional scales.
1 シリコン基板 2 絶縁膜(SiO2膜) 3 窒化チタン層(配線) 4 タングステン(配線) 4a 酸化タングステン(WOx) 5 SiO2膜(絶縁膜) 6 SOG膜(絶縁膜) 6a 開口部 6b ダメージ層 7 タングステン(金属) 7a タングステン核 8、9 層間絶縁膜 8a、9a 開口部 10 チャンバ 11a,11b 平行平板電極 12 ゲート弁 13 チャンバ(成長) 14 サセプタ 15 減圧室 16 電離真空計 17 サセプタ 21、31 シリコン基板 22、32 SiO2膜 23 SOG膜(絶縁膜) 33 窒化チタン層 34 タングステン層DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 2 Insulating film (SiO 2 film) 3 Titanium nitride layer (wiring) 4 Tungsten (wiring) 4a Tungsten oxide (WOx) 5 SiO 2 film (insulating film) 6 SOG film (insulating film) 6a Opening 6b Damage layer 7 Tungsten (metal) 7a Tungsten nucleus 8,9 Interlayer insulating film 8a, 9a Opening 10 Chamber 11a, 11b Parallel plate electrode 12 Gate valve 13 Chamber (growth) 14 Susceptor 15 Decompression chamber 16 Ionization vacuum gauge 17 Susceptor 21, 31 Silicon Substrate 22, 32 SiO 2 film 23 SOG film (insulating film) 33 Titanium nitride layer 34 Tungsten layer
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成7年1月23日[Submission date] January 23, 1995
【手続補正1】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】図面の簡単な説明[Name of item to be corrected] Brief description of the drawing
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】図1(a),(b) は、本発明の第1実施例の半導体
装置の層間絶縁膜に開口部を形成した後に、絶縁膜をフ
ッ化塩素プラズマにより耐透水処理する工程を示す断面
図である。1 (a) and 1 (b) are steps of forming an opening in an interlayer insulating film of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention, and then subjecting the insulating film to a water permeation-resistant treatment by chlorine fluoride plasma. FIG.
【図2】図2は、本発明の第1実施例の半導体装置の層
間絶縁膜の開口部に金属を選択成長した状態を示す断面
図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which a metal is selectively grown in the opening of the interlayer insulating film of the semiconductor device of the first embodiment of the present invention.
【図3】図3(a) は、本発明の第1実施例に使用するプ
ラズマ発生装置、図3(b) は、本発明の第1実施例に使
用する化学的気相成長法(CVD)によるタングステン
の選択成長装置である。3 (a) is a plasma generator used in the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 (b) is a chemical vapor deposition method (CVD) used in the first embodiment of the present invention. ) Is a selective growth apparatus of tungsten according to (1).
【図4】図4は、本発明の第1実施例の半導体装置の製
造工程に採用されるフッ化塩素プラズマの実験に使用す
る試料の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a sample used for an experiment of chlorine fluoride plasma adopted in the manufacturing process of the semiconductor device of the first embodiment of the present invention.
【図5】図5は、本発明の第1実施例に採用されるフッ
化塩素プラズマ処理する場合としない場合の比較試験を
するためのフローチャートである。FIG. 5 is a flow chart for a comparative test with and without chlorine fluoride plasma treatment employed in the first embodiment of the present invention.
【図6】図6は、本発明の第1実施例に採用されるフッ
化塩素プラズマ処理する場合としない場合の脱ガス量を
調べるための減圧装置である。FIG. 6 is a decompression device used for the first embodiment of the present invention for investigating the degassing amount with and without chlorine fluoride plasma treatment.
【図7】図7は、本発明の第1実施例に採用されるフッ
化塩素プラズマ処理する場合としない場合の絶縁膜の表
面の元素濃度を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing element concentrations on the surface of an insulating film with and without chlorine fluoride plasma treatment adopted in the first embodiment of the present invention.
【図8】図8は、三フッ化塩素プラズマ処理時間と絶縁
膜表面のフッ素濃度との関係を示す特性図であり、フッ
素元素濃度を示す縦軸は対数目盛り、プラズマ処理時間
を示す横軸は比例目盛りである。FIG. 8 is a characteristic diagram showing the relationship between the chlorine trifluoride plasma treatment time and the fluorine concentration on the surface of the insulating film, wherein the vertical axis indicating the fluorine element concentration is the logarithmic scale and the horizontal axis indicating the plasma treatment time. Is a proportional scale.
【図9】図9は、三フッ化塩素プラズマ処理時間と絶縁
膜表面のタングステン析出量との関係を示す特性図であ
り、タングステン析出量を示す縦軸は対数目盛り、プラ
ズマ処理時間を示す横軸は比例目盛りである。FIG. 9 is a characteristic diagram showing the relationship between the chlorine trifluoride plasma treatment time and the tungsten deposition amount on the surface of the insulating film, wherein the vertical axis indicating the tungsten deposition amount is a logarithmic scale and the horizontal axis indicates the plasma treatment time. The axis is a proportional scale.
【図10】図10は、本発明の第1実施例に採用される
三フッ化塩素プラズマを発生させるパワーが大きい場合
に選択成長が崩壊する状態を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a state in which selective growth collapses when the power for generating chlorine trifluoride plasma adopted in the first embodiment of the present invention is large.
【図11】図11(a) は、本発明の第2実施例で使用す
る第1の試料を示す断面図、図11(b) は、本発明の第
2実施例で使用する第2の試料を示す断面図、図11
(c)は、本発明の第2実施例で使用する第3の試料を示
す断面図である。11 (a) is a cross-sectional view showing a first sample used in the second embodiment of the present invention, and FIG. 11 (b) is a second sectional view showing the second sample used in the second embodiment of the present invention. Sectional view showing the sample, FIG.
(c) is a sectional view showing a third sample used in the second embodiment of the present invention.
【図12】図12は、本発明の第2実施例におけるフッ
酸と三フッ化塩素プラズマのいずれかを使用した場合の
エッチング厚さと処理時間との関係を示す特性図であ
り、エッチング厚さを示す縦軸と処理時間を示す横軸は
共に比例目盛りで表されている。FIG. 12 is a characteristic diagram showing the relationship between the etching thickness and the treatment time when either hydrofluoric acid or chlorine trifluoride plasma is used in the second embodiment of the present invention. And the horizontal axis indicating the processing time are both represented on a proportional scale.
【図13】図13は、本発明の第2実施例において、シ
リコンとタングステンとシリコン酸化膜について三フッ
化塩素プラズマによるエッチング厚さとプラズマ雰囲気
圧力との関係を示す特性図であり、エッチング厚さを示
す縦軸と総圧力を示す横軸は共に比例目盛りで表されて
いる。FIG. 13 is a characteristic diagram showing the relationship between the etching thickness by chlorine trifluoride plasma and the plasma atmosphere pressure for silicon, tungsten, and a silicon oxide film in the second embodiment of the present invention. Both the vertical axis indicating and the horizontal axis indicating the total pressure are represented on a proportional scale.
【図14】図14(a),(b) は、本発明の第2実施例にお
いて、プラズマパワーの違いによるタングステン層のエ
ッチング状態を示す断面図である。14 (a) and 14 (b) are cross-sectional views showing etching states of a tungsten layer due to a difference in plasma power in a second embodiment of the present invention.
【図15】図15(a),(b) は、本発明の第3実施例に係
る硫酸と過酸化水素の混合液による絶縁膜とタングステ
ン層の表面処理を示す断面図である。15 (a) and 15 (b) are cross-sectional views showing surface treatment of an insulating film and a tungsten layer with a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide according to a third embodiment of the present invention.
【図16】図16は、本発明の第3実施例に係る硫酸と
過酸化水素の混合液による処理とフッ酸溶液による処理
のそれぞれについてのタングステン成長膜圧と成長時間
の関係を示す特性図であり、縦軸及び横軸ともに比例目
盛りを示している。FIG. 16 is a characteristic diagram showing the relationship between the tungsten growth film pressure and the growth time for each of the treatment with the mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide and the treatment with the hydrofluoric acid solution according to the third embodiment of the present invention. And the vertical axis and the horizontal axis show proportional scales.
【図17】図17は、本発明の第3実施例に係る硫酸と
過酸化水素の混合液による処理とフッ酸溶液による処理
のそれぞれについての絶縁膜上でのタングステン核の数
ととタングステン選択成長膜厚の関係を示す特性図であ
り、縦軸及び横軸ともに比例目盛りを示している。FIG. 17 is a diagram showing the number of tungsten nuclei on the insulating film and the tungsten selection in each of the treatment with the mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide and the treatment with the hydrofluoric acid solution according to the third embodiment of the present invention. FIG. 6 is a characteristic diagram showing a relationship between grown film thicknesses, in which the vertical axis and the horizontal axis show proportional scales.
【符号の説明】 1 シリコン基板 2 絶縁膜(SiO2膜) 3 窒化チタン層(配線) 4 タングステン(配線) 4a 酸化タングステン(WOx) 5 SiO2膜(絶縁膜) 6 SOG膜(絶縁膜) 6a 開口部 6b ダメージ層 7 タングステン(金属) 7a タングステン核 8、9 層間絶縁膜 8a、9a 開口部 10 チャンバ 11a,11b 平行平板電極 12 ゲート弁 13 チャンバ(成長) 14 サセプタ 15 減圧室 16 電離真空計 17 サセプタ 21、31 シリコン基板 22、32 SiO2膜 23 SOG膜(絶縁膜) 33 窒化チタン層 34 タングステン層[Explanation of symbols] 1 silicon substrate 2 insulating film (SiO 2 film) 3 titanium nitride layer (wiring) 4 tungsten (wiring) 4a tungsten oxide (WOx) 5 SiO 2 film (insulating film) 6 SOG film (insulating film) 6a Opening 6b Damage layer 7 Tungsten (metal) 7a Tungsten nucleus 8,9 Interlayer insulating film 8a, 9a Opening 10 Chamber 11a, 11b Parallel plate electrode 12 Gate valve 13 Chamber (growth) 14 Susceptor 15 Decompression chamber 16 Ionization vacuum gauge 17 Susceptor 21, 31 Silicon substrate 22, 32 SiO 2 film 23 SOG film (insulating film) 33 Titanium nitride layer 34 Tungsten layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原 樹 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 大平 真也 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Juju Hara, 1015 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki, Kanagawa Prefecture, Fujitsu Limited (72) Inventor Shinya Ohira, 1015, Kamedotachu, Nakahara-ku, Kawasaki, Kanagawa Prefecture, Fujitsu Limited
Claims (17)
記絶縁膜の表面をクリーニングする工程と、同時に前記
絶縁膜の少なくとも表面をフッ素終端処理して耐透水性
を向上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。1. A step of forming an insulating film on a substrate, a step of cleaning the surface of the insulating film by exposing the insulating film to chlorine fluoride plasma, and at the same time fluorine at least the surface of the insulating film. And a step of improving the water permeation resistance by a terminal treatment.
から前記絶縁膜の下の導電層の一部が露出した状態で、
前記絶縁膜及び該導電層を前記フッ化塩素プラズマに曝
した後に、該開口部の下の該導電層の表面に金属を選択
成長する工程を有す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. An opening is formed in the insulating film, and a part of the conductive layer under the insulating film is exposed from the opening,
2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising the step of selectively growing a metal on the surface of the conductive layer below the opening after exposing the insulating film and the conductive layer to the chlorine fluoride plasma. Manufacturing method.
す工程の後に、前記絶縁膜を大気に一旦曝すか、大気に
曝さずに、前記金属の選択成長の工程に入ることを特徴
とする請求項2記載の半導体装置の製造方法。3. The step of exposing the insulating film to the chlorine fluoride plasma after the step of exposing the insulating film to the atmosphere once or entering the step of selectively growing the metal without exposing the insulating film to the atmosphere. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2.
前記開口部の下の前記導電層を曝す際の前記基板温度
は、150℃以下であることを特徴する請求項2記載の
半導体装置の製造方法。4. The semiconductor device according to claim 2, wherein the substrate temperature when exposing the insulating film and the conductive layer under the opening to the chlorine fluoride plasma is 150 ° C. or lower. Production method.
す際に、前記開口部の下の前記導電層の表面だけを選択
的にエッチングすることを特徴とする請求項2記載の半
導体装置の製造方法。5. The semiconductor device according to claim 2, wherein only the surface of the conductive layer under the opening is selectively etched when the insulating film is exposed to the chlorine fluoride plasma. Production method.
す際に、前記基板は10Torr以下の圧力に置かれること
を特徴とする請求項2記載の半導体装置の製造方法。6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the substrate is placed under a pressure of 10 Torr or less when the insulating film is exposed to the chlorine fluoride plasma.
パワーを50W以下にすることを特徴とする請求項2記
載の半導体装置の製造方法。7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the power for generating the chlorine fluoride plasma is 50 W or less.
の構成材料よりも化学吸着の活性化エネルギーが低いこ
とを特徴とする請求項2記載の半導体装置の製造方法。8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the substance forming the conductive layer has a lower activation energy for chemisorption than the material forming the insulating film.
使用されるガスは、フッ化塩素、三フッ化塩素、五フッ
化塩素のいずれかであることを特徴とする請求項1、2
記載の半導体装置の製造方法。9. The gas used for generating the chlorine fluoride plasma is any one of chlorine fluoride, chlorine trifluoride and chlorine pentafluoride.
The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
化塩素は、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノン、ク
ロプトン、窒素によって希釈されることを特徴とする請
求項1、2記載の半導体装置の製造方法。10. The semiconductor device according to claim 1, wherein the chlorine fluoride, chlorine trifluoride and chlorine pentafluoride are diluted with helium, neon, argon, xenon, kropton and nitrogen. Manufacturing method.
化塩素は、希釈されずにプラズマ化されることを特徴と
する請求項1、2記載の半導体装置の製造方法。11. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the chlorine fluoride, chlorine trifluoride, and chlorine pentafluoride are plasmatized without being diluted.
G、NSG、SiN、SiON、又は有機ソースガスを
用いて形成されたシリコン酸化膜であることを特徴とす
る請求項1、2記載の半導体装置の製造方法。12. The insulating film is SOG, PSG, BPS
3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the silicon oxide film is formed using G, NSG, SiN, SiON, or an organic source gas.
の一部を露出する工程と、 前記絶縁膜及び前記導電層の表面を硫酸と過酸化水素の
混合液に浸漬する工程と、 前記混合液に浸漬した後に、前記開口部内に金属を選択
成長することを特徴とする半導体装置の製造方法。13. A step of forming an insulating film, a step of forming an opening in the insulating film to expose a part of a conductive layer under the insulating film, and a step of exposing the surface of the insulating film and the conductive layer. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: immersing in a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide; and, after immersing in the mixed solution, selectively growing a metal in the opening.
以下であることを特徴とする請求項13記載の半導体装
置の製造方法。14. The hydrogen peroxide in the mixed solution is 50%.
14. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 13, wherein:
持されていることを特徴とする請求項13記載の半導体
装置の製造方法。15. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 13, wherein the mixed solution is maintained at a temperature of 20 to 200 ° C.
を浸漬する時間は30分以内であることを特徴とする請
求項13記載の半導体装置の製造方法。16. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 13, wherein the time for immersing the insulating film and the conductive layer in the mixed solution is within 30 minutes.
とする請求項2、3、又は13記載の半導体装置の製造
方法。17. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the metal is a refractory metal.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24265594A JPH08107144A (en) | 1994-10-06 | 1994-10-06 | Method for manufacturing semiconductor device |
KR1019950015495A KR100195983B1 (en) | 1994-10-06 | 1995-06-13 | Wear prevention device of car door glass run |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24265594A JPH08107144A (en) | 1994-10-06 | 1994-10-06 | Method for manufacturing semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08107144A true JPH08107144A (en) | 1996-04-23 |
Family
ID=17092279
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24265594A Pending JPH08107144A (en) | 1994-10-06 | 1994-10-06 | Method for manufacturing semiconductor device |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08107144A (en) |
KR (1) | KR100195983B1 (en) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6255732B1 (en) | 1998-08-14 | 2001-07-03 | Nec Corporation | Semiconductor device and process for producing the same |
US6339019B1 (en) | 1998-02-12 | 2002-01-15 | Nec Corporation | Method of manufacturing semiconductor device having reduced connection failure between wiring layers |
KR100501355B1 (en) * | 2002-08-13 | 2005-07-18 | 현대자동차주식회사 | Engine mount |
US7855096B2 (en) | 2007-09-28 | 2010-12-21 | Mitsubishi Electric Corporation | Method for manufacturing semiconductor device |
JP2011171584A (en) * | 2010-02-19 | 2011-09-01 | Tokyo Electron Ltd | Substrate cleaning method and substrate cleaning device |
WO2013008605A1 (en) | 2011-07-11 | 2013-01-17 | 栗田工業株式会社 | Method for cleaning metal gate semiconductor |
WO2020016915A1 (en) * | 2018-07-17 | 2020-01-23 | 株式会社Kokusai Electric | Semiconductor device production method, substrate treatment device, and program |
KR20200038854A (en) * | 2018-10-04 | 2020-04-14 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Surface processing method and processing system |
JP2020155452A (en) * | 2019-03-18 | 2020-09-24 | 株式会社Kokusai Electric | Semiconductor device manufacturing methods, substrate processing devices, and programs |
JP2022087143A (en) * | 2019-03-18 | 2022-06-09 | 株式会社Kokusai Electric | Substrate processing methods, semiconductor device manufacturing methods, substrate processing devices, and programs |
US11387112B2 (en) | 2018-10-04 | 2022-07-12 | Tokyo Electron Limited | Surface processing method and processing system |
US12040228B2 (en) | 2019-09-13 | 2024-07-16 | Kioxia Corporation | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
-
1994
- 1994-10-06 JP JP24265594A patent/JPH08107144A/en active Pending
-
1995
- 1995-06-13 KR KR1019950015495A patent/KR100195983B1/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6339019B1 (en) | 1998-02-12 | 2002-01-15 | Nec Corporation | Method of manufacturing semiconductor device having reduced connection failure between wiring layers |
US6255732B1 (en) | 1998-08-14 | 2001-07-03 | Nec Corporation | Semiconductor device and process for producing the same |
US6479407B2 (en) * | 1998-08-14 | 2002-11-12 | Nec Corporation | Semiconductor device and process for producing the same |
KR100501355B1 (en) * | 2002-08-13 | 2005-07-18 | 현대자동차주식회사 | Engine mount |
US7855096B2 (en) | 2007-09-28 | 2010-12-21 | Mitsubishi Electric Corporation | Method for manufacturing semiconductor device |
JP2011171584A (en) * | 2010-02-19 | 2011-09-01 | Tokyo Electron Ltd | Substrate cleaning method and substrate cleaning device |
US9209010B2 (en) | 2010-02-19 | 2015-12-08 | Tokyo Electron Limited | Substrate cleaning method and substrate cleaning device |
WO2013008605A1 (en) | 2011-07-11 | 2013-01-17 | 栗田工業株式会社 | Method for cleaning metal gate semiconductor |
WO2020016915A1 (en) * | 2018-07-17 | 2020-01-23 | 株式会社Kokusai Electric | Semiconductor device production method, substrate treatment device, and program |
JPWO2020016915A1 (en) * | 2018-07-17 | 2021-07-15 | 株式会社Kokusai Electric | Semiconductor device manufacturing methods, substrate processing devices and programs |
US12283476B2 (en) | 2018-07-17 | 2025-04-22 | Kokusai Electric Corporation | Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus and non-transitory computer-readable recording medium |
KR20200038854A (en) * | 2018-10-04 | 2020-04-14 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Surface processing method and processing system |
JP2020059916A (en) * | 2018-10-04 | 2020-04-16 | 東京エレクトロン株式会社 | Surface treatment method and treatment system |
US11387112B2 (en) | 2018-10-04 | 2022-07-12 | Tokyo Electron Limited | Surface processing method and processing system |
JP2020155452A (en) * | 2019-03-18 | 2020-09-24 | 株式会社Kokusai Electric | Semiconductor device manufacturing methods, substrate processing devices, and programs |
JP2021101486A (en) * | 2019-03-18 | 2021-07-08 | 株式会社Kokusai Electric | Method for manufacturing semiconductor device, method for processing substrate, substrate processing apparatus, and program |
JP2022087143A (en) * | 2019-03-18 | 2022-06-09 | 株式会社Kokusai Electric | Substrate processing methods, semiconductor device manufacturing methods, substrate processing devices, and programs |
KR20220113328A (en) * | 2019-03-18 | 2022-08-12 | 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭 | Method of processing substrate, method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and program |
US12040228B2 (en) | 2019-09-13 | 2024-07-16 | Kioxia Corporation | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR100195983B1 (en) | 1999-06-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5240554A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
US7084070B1 (en) | Treatment for corrosion in substrate processing | |
US5269879A (en) | Method of etching vias without sputtering of underlying electrically conductive layer | |
US5445710A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
US5637534A (en) | Method of manufacturing semiconductor device having multilevel interconnection structure | |
US6124211A (en) | Cleaning method | |
TWI450379B (en) | Interlayer insulation film and wiring structure, and method of producing the same | |
US6844266B2 (en) | Anisotropic etching of organic-containing insulating layers | |
US5658425A (en) | Method of etching contact openings with reduced removal rate of underlying electrically conductive titanium silicide layer | |
US6207570B1 (en) | Method of manufacturing integrated circuit devices | |
US6051505A (en) | Plasma etch method for forming metal-fluoropolymer residue free vias through silicon containing dielectric layers | |
JP3015767B2 (en) | Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device | |
JPH08107144A (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
US5700740A (en) | Prevention of corrosion of aluminum interconnects by removing corrosion-inducing species | |
US5254213A (en) | Method of forming contact windows | |
JPH06208993A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
JP2697952B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
US5522520A (en) | Method for forming an interconnection in a semiconductor device | |
US20020155726A1 (en) | Method of removing silicon nitride film | |
KR100838502B1 (en) | Manufacturing Method of Semiconductor Device | |
JPH05259083A (en) | Plasma cleaning after-treatment of cvd device | |
CN119800357A (en) | Metal removal method, dry etching method, and method for manufacturing semiconductor element | |
JP4058669B2 (en) | Method for forming conductive silicide layer on silicon substrate and method for forming conductive silicide contact | |
JP3067737B2 (en) | Plasma etching method for vanadium oxide film | |
WO2024164749A1 (en) | Metal interconnection line and manufacturing method therefor |