半导体装置的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供如下的技术，此技术通过减小连接孔部分的电气特性的不均，可以提高 半导体装置的可靠性以及制造良品率。将半导体晶圆SW放置在成膜装置的干洗处理用 的腔室57所具有的晶圆载物台57a上后，供给还原气体，对半导体晶圆SW的主面进行 干洗处理，接着，利用温度维持在180℃的喷头57c，在100至150℃的第1温度下，对 半导体晶圆SW进行热处理。其次，将半导体晶圆SW从腔室57真空搬运到热处理用的 腔室中后，在此热处理用的腔室中，以150至400℃的第2温度对半导体晶圆SW进行热 处理，由此去除残留在半导体晶圆SW的主面上的生成物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体装置的制造技术，特别是涉及有效地适用于如下半导体装置的制造步骤的技术，在所述半导体装置中，金属膜埋入到在绝缘膜上开口的连接孔的内部。
技术介绍
在日本专利公开2003-324108号公报(对应美国的USP6864183)中揭示了如下方法，即，使用氟化气体与氩气的混合气体来进行等离子蚀刻，由此去除存在于硅基板以及栅电极的表面上的自然氧化膜，所述氟化气体是选自由三氟化氮气体、氟化氢气体、六氟化二碳气体、四氟化碳气体以及六氟化硫气体构成的群的至少1种以上的氟化气体(参照专利文献1)。此外，在日本专利公开2-256235号公报(对应美国的USP5030319)中揭示了如下方法，即，利用包含卤素的气体与碱性气体来生成卤素盐，使所述卤素盐与被处理体的氧化膜反应，或者使卤素盐气体直接与氧化膜反应，从而选择性地对氧化膜进行蚀刻，并去除此氧化膜，而不损伤底层(参照专利文献2)。此外，在日本专利公开3-116727号公报中揭示了如下方法，即，使在表面上形成了氧化膜的半导体基板暴露在包含氟原子的气体中之后，在还原性气体、惰性气体、或者真空中进行退火，由此去除所述氧化膜(参照专利文献3)。日本专利特开2003-324108号公报[专利文献2]日本专利特开平2-256235号公报[专利文献3]日本专利特开平3-116727号公报
技术实现思路
随着半导体装置不断高集成化，场效应晶体管应标度律而微细化，为了连接栅极或源极、漏极与配线，要求形成在层间绝缘膜上的连接孔的口径为0.1μm以下。然而，容易在露出在连接孔底部的导电材料的表面(例如构成栅极的导电膜、构成源极、漏极的半导体区域、或者形成在所述导电膜或半导体区域上的硅化物层等的表面)上形成自然氧化膜，当将金属膜埋入到所述连接孔内部时，为了获得良好的传导性，必须去除自然氧化膜。特别是在口径为0.1μm以下的细微的连接孔上，难以去除连接孔底部的自然氧化膜，因此目前熟悉本领域的技术人员已提出了各种清洗方法或处理装置等。然而，形成在连接孔底部的自然氧化膜的厚度存在不均。因此，对于本专利技术人而言，作为可以完全去除连接孔底部的自然氧化膜或杂质而不会过分蚀刻的方法，是在形成连接孔之后，例如使用HF气体与NH3气体或者NF3气体与NH3气体等还原气体来进行干洗处理，或者使用包含NF3气体与NH3气体或者NF3气体与H2气体等还原气体的Ar气体的反应性等离子来进行干洗处理。然而，对于所述干洗处理而言，存在以下说明的各种技术性问题。在经干洗处理后的连接孔底部以及侧面上，将生成硅氟酸铵((NH4)2SiF6)。在连接孔的内部，一般隔着势垒金属膜(例如在钛膜上堆积氮化钛膜而成的积层膜)而埋入着作为主导电材料的金属膜，但如果残留着所述生成物，则例如将产生如下问题，即，在连接孔的底面上，势垒金属膜与势垒金属膜下方的导电材料的接触电阻变得不均，在连接孔的侧面上势垒金属膜剥落。因此，本专利技术人研究了如下内容以所述生成物的升华温度、即100℃左右对经干洗处理的连接孔部分进行加热，由此从连接孔的底面以及侧面去除生成物。然而，显而易见的是，即使以100℃左右的温度来对连接孔部分进行加热，也无法使生成物完全升华，从而无法避免所述问题。本专利技术人认为所述情况的原因在于，生成在连接孔的底面以及侧面上的生成物的组成并非完全为(NH4)2SiF6，也包含与(NH4)2SiF6稍不相同的组成(非化学计量的组成的化合物，对于这些非化学计量的组成的化合物而言，在不会引起混淆时，简便起见，由硅氟酸铵或((NH4)2SiF6)表示)，此组成稍不相同的生成物在100℃左右的温度下不会升华，而会残留在连接孔的底面以及侧面上。本申请案的一个专利技术目的在于提供如下的技术，此技术可以通过减小连接孔部分的电气特性的不均来提高半导体装置的可靠性以及制造良品率。本申请案的所述一个专利技术的所述目的及其他目的、以及其他专利技术的目的及新颖特征，可以根据本说明书的记述以及附图而变得明确。如果对本申请案所揭示的专利技术中的代表性内容的概要加以简单说明，则如下所述。本专利技术的，在势垒金属膜形成于在绝缘膜上开口的连接孔的内部之前，包含将半导体晶圆放置到第1腔室所具有的晶圆载物台上的步骤；通过设置在晶圆载物台上方的喷头来供给还原气体，对连接孔的内部进行干洗处理的步骤；以利用了喷头的加热温度的100至150℃的第1温度来对半导体晶圆进行热处理的步骤；将半导体晶圆从第1腔室搬运到第2腔室的步骤；以及在第2腔室中，以150至400℃的第2温度来对半导体晶圆进行热处理的步骤。本专利技术的，在势垒金属膜形成于在绝缘膜上开口的连接孔的内部之前，包含将半导体晶圆放置到第1腔室所具有的晶圆载物台上的步骤；通过设置在晶圆载物台上方的喷头来供给还原气体，对连接孔的内部进行干洗处理的步骤；以及以利用了喷头的加热温度的180至220℃的第1温度来对半导体晶圆进行热处理的步骤。本专利技术的，在势垒金属膜形成于在绝缘膜上开口的连接孔的内部之前，包含将半导体晶圆放置到第1腔室所具有的晶圆载物台上的步骤；通过设置在晶圆载物台上方的喷头来供给还原气体，对连接孔的内部进行干洗处理而不对半导体晶圆的侧面以及背面进行干洗处理的步骤；将半导体晶圆从第1腔室搬运到第2腔室的步骤；以及在第2腔室中，以150至400℃的第2温度来对半导体晶圆进行热处理的步骤。将除了本申请案所揭示的所述内容以外的(包含类似专利技术)专利技术的概要分项而简洁地表示。1.一种，隔着势垒金属膜，将金属膜埋入在绝缘膜上开口的连接孔的内部，且在所述绝缘膜上形成所述连接孔之后，在将所述势垒金属膜堆积到所述连接孔的内部之前，包含以下步骤(a)将半导体晶圆放置到第1腔室所具有的晶圆载物台上的步骤；(b)通过设置在所述晶圆载物台上方的喷头来供给还原气体，对所述连接孔的内部进行干洗处理的步骤；(c)以利用了所述喷头的加热温度(喷头的辐射等)的第1温度来对所述半导体晶圆进行第1热处理的步骤；(d)将所述半导体晶圆从所述第1腔室搬运到第2腔室的步骤；以及(e)在所述第2腔室中，以高于所述第1温度的第2温度来对所述半导体晶圆进行第2热处理的步骤。再者，本申请案中，主要对形成势垒金属之前的连接孔内的清洗工艺加以了说明，当然，本项1、8、或者11的各分段的工艺可以用作其他晶圆处理的前处理(干洗)。即，作为热处理、或者形成各种膜等的晶圆处理前的清洗处理(例如将硅表面的自然氧化膜转换成在较低温度(例如摄氏400度以下)下会升华、蒸发或者汽化的物质的处理)，实施干洗处理时，同样在干洗室中，利用清洗机构的一部分或者全部，以第1温度(晶圆上表面温度)对干洗后生成的堆积、凝聚或凝结在晶圆表面(包括上表面、侧面、背面)上的清洗残渣(包括清洗处理生成物)进行热处理，由此使所述清洗残渣的一部分汽化，以去除所述清洗残渣，之后，使晶圆移动到其他处理室中，以高于第1温度的第2温度(晶圆上表面温度)来进行热处理，由此使残留的残渣汽化。因为可以利用较低的温度来进行第1热处理，所以具有如下优点，即，可以使装置构造较为简单，或者可以确保产量。此外，上述处理具有如下优点，即，可以比较完全地(在避免使因处理引起的污染传播的范围内)去除必须被处理的背面、侧面的残渣。必须进行第2热处理的原因在于，如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置的制造方法，其特征在于，隔着势垒金属膜，将金属膜埋入在绝缘膜上开口的连接孔的内部，且在所述绝缘膜上形成所述连接孔之后，在将所述势垒金属膜堆积到所述连接孔的内部之前，包含以下步骤：（ａ）将半导体晶圆放置到第１腔室所具有的晶圆载物台上的步骤；（ｂ）通过设置在所述晶圆载物台上方的喷头来供给还原气体，对所述连接孔的内部进行干洗处理的步骤；（ｃ）以利用了所述喷头的加热温度的第１温度来对所述半导体晶圆进行热处理的步骤；（ｄ）将所述半导体晶圆从所述第１腔室搬运到第２腔室的步骤；以及（ｅ）在所述第２腔室中，以高于所述第１温度的第２温度来对所述半导体晶圆进行热处理的步骤。

【技术特征摘要】
2006.5.18 JP 2006-1389491.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，隔着势垒金属膜，将金属膜埋入在绝缘膜上开口的连接孔的内部，且在所述绝缘膜上形成所述连接孔之后，在将所述势垒金属膜堆积到所述连接孔的内部之前，包含以下步骤(a)将半导体晶圆放置到第1腔室所具有的晶圆载物台上的步骤；(b)通过设置在所述晶圆载物台上方的喷头来供给还原气体，对所述连接孔的内部进行干洗处理的步骤；(c)以利用了所述喷头的加热温度的第1温度来对所述半导体晶圆进行热处理的步骤；(d)将所述半导体晶圆从所述第1腔室搬运到第2腔室的步骤；以及(e)在所述第2腔室中，以高于所述第1温度的第2温度来对所述半导体晶圆进行热处理的步骤。2.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述第1温度是100至150℃。3.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述第2温度是150至400℃。4.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述第2温度是165至350℃。5.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述第2温度是180至220℃。6.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述第2温度是200℃。7.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，利用真空搬运，在所述第1腔室与所述第2腔室之间搬运所述半导体晶圆。8.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，隔着势垒金属膜，将金属膜埋入在绝缘膜上开口的连接孔的内部，且在所述绝缘膜上形成所述连接孔之后，在将所述势垒金属膜堆积到所述连接孔的内部之前，包含以下步骤(a)将半导体晶圆放置到第1腔室所具有的晶圆载物台上的步骤；(b)通过设置在所述晶圆载物台上方的喷头来供给还原气体，对所述半导体晶圆的主面上的所述硅的表面进行干洗处理的步骤；以及(c)以利用了所述喷头的加热温度的第1温度来对所述半导体晶圆进行热处理的步骤；此处，所述喷头维持在高于180℃的温度。9.根据权利要求8所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述第1温度是180至220℃。10.根据权利要求8所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述第1温度是200℃。11.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，隔着势垒金属膜，将金属膜埋入在绝缘膜上开口的连接孔的内部，且在所述绝缘膜上形成所述连接孔之后，在将...

【专利技术属性】
技术研发人员：二瀬卓也，飞松博，
申请(专利权)人：株式会社瑞萨科技，
类型：发明
国别省市：JP