[发明专利]半导体装置的制造方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

在日本专利公开2003-324108号公报(对应美国的USP68641 83)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)。

[专利文献1]

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

发明内容

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，对于本发明人而言，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，本发明人研究了如下内容：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。本发明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。

本申请案的一个发明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。