(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ふっ素系ガスを使用するプラズマエッチング工程の後に半導体基板にアルミニウム、ニッケル、金の金属膜を連続的に多層形成する工程を有する半導体装置の製造方法において、前記プラズマエッチング工程の後に、真空中で半導体基板を加熱して前記半導体基板の表面からふっ素イオンを離脱させる第一ステージを経た後、半導体基板を前記第一ステージより低い温度の第二ステージに加熱し、電子ビーム蒸着法によってアルミニウム、ニッケル、金の金属膜を連続的に多層形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
ふっ素系ガスを使用するプラズマエッチング工程の後に、半導体基板にアルミニウム、ニッケル、金の金属膜を連続的に多層形成する工程を有する半導体装置の製造方法において、前記プラズマエッチング工程の後に、真空中で半導体基板を加熱して前記半導体基板の表面からふっ素イオンを離脱させる第一ステージを経た後、半導体基板を前記第一ステージより低い温度の第二ステージに加熱し、スパッタリング法によってアルミニウム、ニッケル、金の金属膜を連続的に多層形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
第一ステージの加熱温度が２８０〜３００℃、第二ステージの加熱温度が１３０〜１７０℃の範囲にあることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造方法、特にはんだ濡れ性の良い電極をもつ半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、半導体装置の電極を形成するためには、電子ビーム蒸着法またはスパッタリング法によっておこなわれている。またその際、半導体基板と電極との密着性を高くするため、一般的に半導体基板を加熱しながら電極を形成するのが普通である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、電子ビーム蒸着法またはスパッタリング法は、プロセス中にＸ線等が発生し、半導体基板にダメージを与えて酸化膜界面に界面凖位を生じ、その界面凖位から電荷が発生する。特にウェハを加熱して成膜した場合に増加し、半導体装置の特性に影響をおよぼし、逆耐圧、漏れ電流等が悪化することが知られている。［例えば、伊藤他著、ＶＬＳＩの薄膜技術（丸善株式会社）１５３頁参照］一方、半導体装置の製造プロセスにおいて、多結晶シリコンやシリコン窒化膜等のパターニングのため、例えば四ふっ化炭素（ＣＦ４  ）等のふっ素系ガスがプラズマエッチングに使用されることが多い。そのような場合、ウェハ表面から数１０ｎｍのごく浅い部分にふっ素イオンが拡散する。
【０００４】
そして、そのふっ素イオンを含むウェハにはんだ付けをおこなうためのアルミニウム−ニッケル−金（Ａｌ−Ｎｉ−Ａｕ）電極を連続で形成すると、ふっ素イオンがウェハ表面層から脱離してきて、最表面のＡｕ上にふっ化アルミニウムを生成し、はんだ濡れ性が悪化する。
このふっ素イオンは、後の電極形成工程にてウェハを真空中に設置し、５０℃以上に加熱すると、ウェハ表面から脱離し始める。ウェハ加熱温度が３００℃程度であれば、加熱の過程でふっ素イオンはウェハ表面から脱離しきってしまうため、はんだ濡れ性の悪化は起こらない。しかし、３００℃という温度では上記した電荷によりデバイス特性が悪化する問題を生じる。
【０００５】
以上の問題に鑑み本発明の目的は、電極形成時に発生する界面凖位等による半導体装置特性の劣化を防止し、かつ、電極のはんだ濡れ性の良い半導体装置の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題解決のため本発明は、ふっ素系ガスを使用するプラズマエッチング工程の後に、半導体基板に金属膜を形成する工程を有する半導体装置の製造方法において、前記プラズマエッチング工程の後に、半導体基板を加熱して前記半導体基板の表面からふっ素イオンを離脱させる第一ステージを経た後、半導体基板を前記第一ステージより低い温度の第二ステージに加熱し、Ａｌ−Ｎｉ−Ａｕの多層金属膜を形成するものとする。
【０００７】
そのような方法を取れば、半導体基板を加熱する第一ステージで半導体基板表面層のふっ素イオンを完全に脱離させることができる。そして、それより低温の第二ステージで金属膜を形成すれば、半導体装置特性に悪影響を与える電荷の増加が抑えられる。
特に、金属膜は、電子ビーム蒸着法またはスパッタリング法によってＡｌ−Ｎｉ−Ａｕを連続的に多層形成することとし、第一ステージの加熱温度が２８０〜３００℃、第二ステージの加熱温度が１３０〜１７０℃の範囲にあるものとする。
【０００８】
第一ステージの２８０〜３００℃の温度は、ふっ素イオンを完全に脱離させられる温度であり、第二ステージの１３０〜１７０℃の温度は、半導体基板と電極との密着性を高めつつ、電荷の増加が抑えられる温度である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の製造方法の電極形成プロセスにおいてシリコンウェハが経る温度プロフィルである。横軸は時間、縦軸は温度である。
多結晶シリコンやシリコン窒化膜のパターニングのためのふっ素系ガスを用いるプラズマエッチングを終わったウェハは、最初に２８０〜３００℃、１０〜２０分間の高温熱処理（Ａステージ）を経る。このＡステージはウェハの表面層からふっ素イオンを脱離させるための工程である。
【００１０】
図２は、Ａステージの温度を決めるためにおこなった実験での、ウェハ加熱温度とウェハ表面層のふっ素イオン量との相関を示す。横軸はウェハの加熱温度であり、縦軸はＳＩＭＳ法（二次イオン質量分析法）により測定したウェハ表面層のふっ素イオン量である。５０℃以上の加熱でふっ素イオンの脱離が始まり、２８０℃付近から曲線がゆるやかになっている。３００℃以上では殆ど変化が無いことからほぼ脱離が終わったと見られる。すなわち、２８０℃未満の温度では、ふっ素イオンの脱離が不十分であり、３００℃を越える加熱は無意味と考えられる。
【００１１】
Ａステージの後、ウェハを１３０〜１７０℃（Ｂステージ）に加熱する。このＢステージで電子ビーム蒸着法によりＡｌ（３μｍ）−Ｎｉ（０．３μｍ）−Ａｕ（０．１μｍ）の連続蒸着をおこなう。加熱時間は、電極形成の時間であり、約３０〜４０分間である。ウェハと電極との密着性を高めるには高温が望ましいが、界面凖位に由来する電荷の増加を抑制するためにはこの程度の温度が最適である。
【００１２】
図１に示した温度プロフィルを経た半導体装置は、３００℃で電極形成をおこなったものと比較して、漏れ電流が約１／３０以下に減少し、しかもはんだ濡れ性の点でも問題が無かった。また、電極形成をスパッタリング法でおこなった半導体装置でも同じ結果が得られた。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、プラズマエッチング工程の後に、ウェハ加熱Ａステージにより、電極形成時に悪影響をおよぼすふっ素イオンがほぼ完全に脱離し、しかも、ウェハ加熱Ａステージ後にＡｌ−Ｎｉ−Ａｕの電極形成をおこなうウェハ加熱Ｂステージの温度は、ウェハと酸化膜界面に界面順位の発生が抑制される十分低い温度であるので、安定した半導体装置特性と良好なはんだ濡れ性とが両立できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電極形成プロセスの温度プロフィルを示した図
【図２】ウェハ加熱温度とウェハ表面層のふっ素イオン量との相関を示した図
【図１】
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【図２】
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