JPH04211123A - 金属膜又は金属シリサイド膜の形成方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
金属膜又は金属シリサイド膜の形成方法及び半導体装置の製造方法Info
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- JPH04211123A JPH04211123A JP3007548A JP754891A JPH04211123A JP H04211123 A JPH04211123 A JP H04211123A JP 3007548 A JP3007548 A JP 3007548A JP 754891 A JP754891 A JP 754891A JP H04211123 A JPH04211123 A JP H04211123A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
［０００１］
【産業上の利用分野】本発明はＣＶＤ法による半導体装
置の電極配線用の金属もしくは金属シリサイド膜の形成
方法、成長装置および該形成方法を用いた半導体装置の
製造方法に関する。 ［０００２］
置の電極配線用の金属もしくは金属シリサイド膜の形成
方法、成長装置および該形成方法を用いた半導体装置の
製造方法に関する。 ［０００２］
【従来の技術ｌＬＳＩの高集積化を実現するために半導
体素子構造の三次元化が進んでおり、その結果、急峻な
段差部や微細な深孔部にも対応できる信頼性の高い多層
配線技術が必要になってきている。このような背景から
、化学気相成長法（ＣＶＤ法）による金属および金属シ
リサイド膜の形成技術は近年盛んに研究開発が進んでい
る。このＣＶＤ法による薄膜形成技術では、金属および
金属シリサイド膜を半導体基板の全面に堆積させる全面
成長法の他に、絶縁膜上に堆積させずにシリコン（Ｓｉ
）等の導体表面上にのみ金属および金属シリサイド膜を
堆積させる選択成長法が検討されている。全面成長法は
、主として電極配線用の薄膜形成法として、選択成長法
は主として微細孔埋込技術として検討が進められている
。 ［０００３１選択成長法に関しては、従来より、Ｗ Ｆ
ｓおよびＭｏＦｅなどの金属ハロゲン化物とＨ２およ
びＳｉＨ４などの還元ガスとを用いて、Ｓｉ上および金
属上に選択的にＷ膜およびＭｏ膜を成長させる技術が広
く知られている。たとえば、ＷＦ６とＨ２とを用いる選
択成長に関しては米国特許３，６９７，３４３号に述べ
られている。しかしながら、この選択成長においては、
形成温度が通常４５０℃以上と高く、ＡＩ等の低融点金
属上に形成する場合、熱的安定性が十分でなく、また形
成したＷ膜の表面の凹凸が大きい。また、ＷＦ６とＨ２
どの反応生成物（ＨＦ等）によりＳｉ表面がエツチング
されＷ／Ｓｉ界面にＷの食い込み（エンクローチメント
）等の欠陥が生じ、接合が破壊されるといった問題があ
る。 ［０００４］一方、ＷＦｅとＳｉＨ４とを用いた選択成
長は、たとえば、特開昭５９−７２１３２号に述べられ
ている。この選択成長法においては、３００℃の低温で
十分な堆積速度が得られ、形成した膜の凹凸も小さく、
Ｗ／Ｓｉ界面での欠陥発生は防止できる。しかしながら
、Ｈ２還元法に比べて、基板との接着性が弱く膜が剥離
する、装置内壁および治具等へのＷ堆積により成長速度
が変化する、および反応二次生成物により選択性が低下
し絶縁膜上にも不要なＷ核形成が生ずる、といった問題
があった。 ［０００５］また、従来よりＷＦ６等の金属ハロゲン化
物とＳ ｉＨ４，Ｓ １Ｈ２ｃ １２等によりＷおよび
Ｗシリサイド膜等を全面成長させる方法も広く検討され
ている。 しかしながら、スパッタ法による接着層上へのＷＦ ６
／ＳｉＨ４を用いた全面成長法においては、Ｗ膜形成速
度がＳｉＨ４の供給律速で決定されるために、微細接続
孔でのステップカバレッジが著しく低下するといった問
題があった。また、ＳｉＨ４還元法では、形成したＷ膜
中にＳｉが残留しやすく、そのため、膜の応力が高く、
抵抗が高い等の問題もあった。ＷＦｅ ／ Ｓ ｉ Ｈ
２ＣＩ ２を用いた場合でも、５ｉＨ２Ｃ１２の供給律
速により形成膜速度が支配されるため、急峻な段差部で
のステップカバレッジが低く、反応速度の制御が困難で
あり、プロセス中のパーティクルの発生が多い、といっ
た問題があった。 ［０００６］ 【発明が解決しようとする課題】上記のように、Ｈ２還
元法およびＳｉＨ４還元法には、一長一短があり、選択
性、形成速度、膜表面の平坦性、エンクローチメント、
ステップカバレッジ、応力、抵抗率等を同時に解決する
ことが極めて困難であった。特に、ＷＦｅ／ＳｉＨ４を
用いた従来技術では、ＷＦ６等のハロゲン化物がＳｉＨ
４と反応し、気相中にＳｉＨ４の他に一部ＳｉＨ３Ｆ、
ＳｉＨ２Ｆ２． Ｓ ｉ ＨＦ３． Ｓ ｉ Ｆ４等の
反応生成物が生成されるために、反応経路が極めて複雑
で反応速度を制御するのが困難であり、選択成長におい
ては選択性の低下が生じ、全面成長においては良好なス
テップカバレッジの確保やパーティクルの減少を実現さ
せることが困難であるといった問題があった。また、反
応に用いるＳｉＨ４はＳｉ酸化膜のエツチング効果が少
ないためＷ／Ｓｔ界面に自然酸化膜が残存しやすく接着
性が弱いといった問題もあった。 ［０００７ｌ本発明の目的は、このような種々の反応生
成物と金属ハロゲン化物との反応を抑制し、反応速度を
良好に制御し、選択性成長においては良好な選択性の確
保、全面成長においては良好なステップカバレッジ、エ
ンクローチメント、パーティクルの減少を実現すること
にある。
体素子構造の三次元化が進んでおり、その結果、急峻な
段差部や微細な深孔部にも対応できる信頼性の高い多層
配線技術が必要になってきている。このような背景から
、化学気相成長法（ＣＶＤ法）による金属および金属シ
リサイド膜の形成技術は近年盛んに研究開発が進んでい
る。このＣＶＤ法による薄膜形成技術では、金属および
金属シリサイド膜を半導体基板の全面に堆積させる全面
成長法の他に、絶縁膜上に堆積させずにシリコン（Ｓｉ
）等の導体表面上にのみ金属および金属シリサイド膜を
堆積させる選択成長法が検討されている。全面成長法は
、主として電極配線用の薄膜形成法として、選択成長法
は主として微細孔埋込技術として検討が進められている
。 ［０００３１選択成長法に関しては、従来より、Ｗ Ｆ
ｓおよびＭｏＦｅなどの金属ハロゲン化物とＨ２およ
びＳｉＨ４などの還元ガスとを用いて、Ｓｉ上および金
属上に選択的にＷ膜およびＭｏ膜を成長させる技術が広
く知られている。たとえば、ＷＦ６とＨ２とを用いる選
択成長に関しては米国特許３，６９７，３４３号に述べ
られている。しかしながら、この選択成長においては、
形成温度が通常４５０℃以上と高く、ＡＩ等の低融点金
属上に形成する場合、熱的安定性が十分でなく、また形
成したＷ膜の表面の凹凸が大きい。また、ＷＦ６とＨ２
どの反応生成物（ＨＦ等）によりＳｉ表面がエツチング
されＷ／Ｓｉ界面にＷの食い込み（エンクローチメント
）等の欠陥が生じ、接合が破壊されるといった問題があ
る。 ［０００４］一方、ＷＦｅとＳｉＨ４とを用いた選択成
長は、たとえば、特開昭５９−７２１３２号に述べられ
ている。この選択成長法においては、３００℃の低温で
十分な堆積速度が得られ、形成した膜の凹凸も小さく、
Ｗ／Ｓｉ界面での欠陥発生は防止できる。しかしながら
、Ｈ２還元法に比べて、基板との接着性が弱く膜が剥離
する、装置内壁および治具等へのＷ堆積により成長速度
が変化する、および反応二次生成物により選択性が低下
し絶縁膜上にも不要なＷ核形成が生ずる、といった問題
があった。 ［０００５］また、従来よりＷＦ６等の金属ハロゲン化
物とＳ ｉＨ４，Ｓ １Ｈ２ｃ １２等によりＷおよび
Ｗシリサイド膜等を全面成長させる方法も広く検討され
ている。 しかしながら、スパッタ法による接着層上へのＷＦ ６
／ＳｉＨ４を用いた全面成長法においては、Ｗ膜形成速
度がＳｉＨ４の供給律速で決定されるために、微細接続
孔でのステップカバレッジが著しく低下するといった問
題があった。また、ＳｉＨ４還元法では、形成したＷ膜
中にＳｉが残留しやすく、そのため、膜の応力が高く、
抵抗が高い等の問題もあった。ＷＦｅ ／ Ｓ ｉ Ｈ
２ＣＩ ２を用いた場合でも、５ｉＨ２Ｃ１２の供給律
速により形成膜速度が支配されるため、急峻な段差部で
のステップカバレッジが低く、反応速度の制御が困難で
あり、プロセス中のパーティクルの発生が多い、といっ
た問題があった。 ［０００６］ 【発明が解決しようとする課題】上記のように、Ｈ２還
元法およびＳｉＨ４還元法には、一長一短があり、選択
性、形成速度、膜表面の平坦性、エンクローチメント、
ステップカバレッジ、応力、抵抗率等を同時に解決する
ことが極めて困難であった。特に、ＷＦｅ／ＳｉＨ４を
用いた従来技術では、ＷＦ６等のハロゲン化物がＳｉＨ
４と反応し、気相中にＳｉＨ４の他に一部ＳｉＨ３Ｆ、
ＳｉＨ２Ｆ２． Ｓ ｉ ＨＦ３． Ｓ ｉ Ｆ４等の
反応生成物が生成されるために、反応経路が極めて複雑
で反応速度を制御するのが困難であり、選択成長におい
ては選択性の低下が生じ、全面成長においては良好なス
テップカバレッジの確保やパーティクルの減少を実現さ
せることが困難であるといった問題があった。また、反
応に用いるＳｉＨ４はＳｉ酸化膜のエツチング効果が少
ないためＷ／Ｓｔ界面に自然酸化膜が残存しやすく接着
性が弱いといった問題もあった。 ［０００７ｌ本発明の目的は、このような種々の反応生
成物と金属ハロゲン化物との反応を抑制し、反応速度を
良好に制御し、選択性成長においては良好な選択性の確
保、全面成長においては良好なステップカバレッジ、エ
ンクローチメント、パーティクルの減少を実現すること
にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的は、ＳｉＨ４゜
５ｉＨ２Ｃ１２等の反応ガスの代わりにフルオロ系シラ
ンを用いたＣＶＤ法、またはＳｉＨ４，５ｉＨ２Ｃ１２
等の原料ガスにフルオロ系シランを添加したＣＶＤ法に
より金属又は金属シリサイド膜を形成することにより達
成される。本発明で用いられる金属ハロゲン化物として
は、タングステン、モリブデン、チタン、タンタル、ニ
オブのフッ化物、塩化物が用いられる。このうちフッ化
物を用いることが好ましく、特に形成される金属または
金属シリサイド膜の有用性からタングステン、モリブデ
ンのフッ化物を用いることがより好ましい。 シラン系
ガス、金属ハロゲン化物の原料ガスはＮ２、Ｈ２、Ｈｅ
、Ａｒ等のキャリアガスで希釈して用いることが好まし
く、フルオロ系シランも同様である。また、全体の圧力
は０．０ｌ−１０Ｔｏｒｒの範囲であることが好ましい
。 反応温度は、２００−８００℃の範囲が好ましく、３０
０−５００℃の範囲がより好ましい。また、反応温度を
低温化するために熱ＣＶＤ法の代わりにプラズマＣＶＤ
法を用いることもできる。 ［０００９］
５ｉＨ２Ｃ１２等の反応ガスの代わりにフルオロ系シラ
ンを用いたＣＶＤ法、またはＳｉＨ４，５ｉＨ２Ｃ１２
等の原料ガスにフルオロ系シランを添加したＣＶＤ法に
より金属又は金属シリサイド膜を形成することにより達
成される。本発明で用いられる金属ハロゲン化物として
は、タングステン、モリブデン、チタン、タンタル、ニ
オブのフッ化物、塩化物が用いられる。このうちフッ化
物を用いることが好ましく、特に形成される金属または
金属シリサイド膜の有用性からタングステン、モリブデ
ンのフッ化物を用いることがより好ましい。 シラン系
ガス、金属ハロゲン化物の原料ガスはＮ２、Ｈ２、Ｈｅ
、Ａｒ等のキャリアガスで希釈して用いることが好まし
く、フルオロ系シランも同様である。また、全体の圧力
は０．０ｌ−１０Ｔｏｒｒの範囲であることが好ましい
。 反応温度は、２００−８００℃の範囲が好ましく、３０
０−５００℃の範囲がより好ましい。また、反応温度を
低温化するために熱ＣＶＤ法の代わりにプラズマＣＶＤ
法を用いることもできる。 ［０００９］
【作用】金属ハロゲン化物の還元剤として用いるガスの
反応性は、膜の堆積速度、ステップカバレジに大きく影
響する。還元ガスの金属ハロゲン化物に対する反応性が
高いと堆積速度は速くなるが、孔の底に達する前に還元
ガスが消費されるため、孔の底に十分な量のガスが供給
されずステップカバレジが低下する。反応性が低い場合
はその逆になる。ＳｉＨ２Ｆ２、Ｓ ｉ Ｈ３Ｆの反応
性は、ＳｉＨ４に比べると低いが、Ｈ２よりはるかに高
く、両者の中間に位置する。したがって、５ｉＨ２Ｆ２
ＳｉＨ３Ｆを用いると、３００℃程度の温度で５５０−
１Ｏ０ｎ／ｍｉｎ以上の十分な堆積速度が得られ、しか
も良好なステップカバレジが実現できる。ＳｉＨ４還元
と同様に、形成温度が３００℃と低いために、Ｗ原子の
表面マイグレーションが抑えられ、形成されたＷ膜の表
面凹凸が小さくなる。また、形成温度が低いことにより
、ＷＦ ６とＳｉとの反応が抑制されると同時に、Ｓｉ
Ｈ２Ｆ２、ＳｉＨ３Ｆより８１が供給されるためにエン
クローチメントが抑制できる。
反応性は、膜の堆積速度、ステップカバレジに大きく影
響する。還元ガスの金属ハロゲン化物に対する反応性が
高いと堆積速度は速くなるが、孔の底に達する前に還元
ガスが消費されるため、孔の底に十分な量のガスが供給
されずステップカバレジが低下する。反応性が低い場合
はその逆になる。ＳｉＨ２Ｆ２、Ｓ ｉ Ｈ３Ｆの反応
性は、ＳｉＨ４に比べると低いが、Ｈ２よりはるかに高
く、両者の中間に位置する。したがって、５ｉＨ２Ｆ２
ＳｉＨ３Ｆを用いると、３００℃程度の温度で５５０−
１Ｏ０ｎ／ｍｉｎ以上の十分な堆積速度が得られ、しか
も良好なステップカバレジが実現できる。ＳｉＨ４還元
と同様に、形成温度が３００℃と低いために、Ｗ原子の
表面マイグレーションが抑えられ、形成されたＷ膜の表
面凹凸が小さくなる。また、形成温度が低いことにより
、ＷＦ ６とＳｉとの反応が抑制されると同時に、Ｓｉ
Ｈ２Ｆ２、ＳｉＨ３Ｆより８１が供給されるためにエン
クローチメントが抑制できる。
【００１０】一方ＷＦｅ等の金属ハロゲン化物はＳｉＨ
４と加熱した基板上で反応してＷを堆積させるだけでな
く、一部フルオロ系シラン（Ｓ ｉ Ｈ３Ｆ、 Ｓ ｉ
Ｈ２Ｆ２゜ＳｉＨＦ３等）を生成する反応経路が存在
し、これらのフルオロ系シランは再び金属ハロゲン化物
と反応して一部Ｗ等の金属を形成する。たとえば、ＷＦ
ｓ／ＳｉＨ４を用いた選択成長では、ＳｉＨＦ３を生成
する反応が主反応であるが、他に選択性を低下させる反
応としてＳｉＦ４を生成する経路が存在する。したがっ
て、Ｓ ｉ Ｈ４にフルオロ系シランを添加すれば、金
属ハロゲン化物とＳｉＨ４との第１段階の反応や選択成
長を低下させる反応抑制したり、制御することができ、
余分な気相反応を減少させ表面反応によるＷ成長反応を
増長させる。その結果、選択成長においては選択性の向
上が実現でき、全面成長においては良好なステップカバ
レッジの膜形成、反応速度の制御およびパーティクルの
減少が達成できる。 また、Ｓ ｉＨ４，Ｓ １Ｈ２ｃ １２に比べて、フル
オロ系シランはＳｉ酸化膜や金属酸化膜を還元する作用
が大きいために、Ｗ堆積後のＷ／Ｓｉ界面は一般に清浄
であり、接着性や接触抵抗などの界面特性が優れている
。 ［００１１１
４と加熱した基板上で反応してＷを堆積させるだけでな
く、一部フルオロ系シラン（Ｓ ｉ Ｈ３Ｆ、 Ｓ ｉ
Ｈ２Ｆ２゜ＳｉＨＦ３等）を生成する反応経路が存在
し、これらのフルオロ系シランは再び金属ハロゲン化物
と反応して一部Ｗ等の金属を形成する。たとえば、ＷＦ
ｓ／ＳｉＨ４を用いた選択成長では、ＳｉＨＦ３を生成
する反応が主反応であるが、他に選択性を低下させる反
応としてＳｉＦ４を生成する経路が存在する。したがっ
て、Ｓ ｉ Ｈ４にフルオロ系シランを添加すれば、金
属ハロゲン化物とＳｉＨ４との第１段階の反応や選択成
長を低下させる反応抑制したり、制御することができ、
余分な気相反応を減少させ表面反応によるＷ成長反応を
増長させる。その結果、選択成長においては選択性の向
上が実現でき、全面成長においては良好なステップカバ
レッジの膜形成、反応速度の制御およびパーティクルの
減少が達成できる。 また、Ｓ ｉＨ４，Ｓ １Ｈ２ｃ １２に比べて、フル
オロ系シランはＳｉ酸化膜や金属酸化膜を還元する作用
が大きいために、Ｗ堆積後のＷ／Ｓｉ界面は一般に清浄
であり、接着性や接触抵抗などの界面特性が優れている
。 ［００１１１
【実施例］以下本発明を実施例を参照して詳細に説明す
る。 ［００１２］ 実施例１ 図１乃至図３を用いて説明する。本実施例はＷＦ６とＳ
ｉＨ４とを用いた低圧ＣＶＤ法によりＷ膜を選択成長時
に、雰囲気中の反応生成ガスの赤外分光分析結果を示す
。４インチＳｉウェハ上にスパッタ蒸着法でＷ膜を１１
００ｎ堆積させた後、ＣＶＤ法によりＳｉ酸化膜を８０
０ｎｍ堆積させ、通常のホトリソグラフィー技術を用い
て、Ｓｉ酸化膜に０．５−１０μｍ角の開口部を形成し
、一部Ｗ表面を露出させた試料基板を用意した。ＣＶＤ
条件は、試料基板温度３００℃、ガス流量Ｗ Ｆ ｅ
／ ５ｉＨ４＝２０／４ ｓｃｃｍでＮ２をキャリア
ガスに用いて全圧を０．６４Ｔｏｒｒに設定し、試料基
板のＷ露出面上にのみＷを選択成長させた。図１に赤外
分光分析時の試料セットの概略を示す。Ｗ膜を堆積中の
試料基板２１に平行に、高さ１ｃｍ、５ｍｍｘ １０
ｍｍ角の赤外光ビーム２２をＫＢｒ窓２３を通して透過
させ反応生成ガスの赤外吸収スペクトルを測定した。試
料基板はランプおよび試料台に取付けられたヒータ２４
により加熱できるが、本実験はランプ加熱を用いた。な
お、図において２５はランプ室、２６は反応生成物であ
る。 （００１３１ＣＶＤ中の反応ガスの赤外吸収の吸光度（
アブソーバンス）スペクトルを図２に示す。ソースガス
であるＷＦ６ （吸収ピーり７１１ １／ｃｍ等）と５
ｉＨ４（２１８９１／ｃｍ等）のスペクトルの他に、反
応生成ガスとして５ｉＨＦ３（８４５，８５９，９９９
、２３１５１／ｃｍ）と５ｉＦ４（１０１４１／ｃｍ）
が検出された。この結果は、試料Ｗ表面でＷ Ｆ ｅが
ＳｉＨ４と反応し還元されフルオロ系シラン（ＳｉＨＦ
３）やＳｉＦ４を生成し、Ｗが選択成長していることを
示している。ただし、生成されたフルオロ系シランは、
ＷＦｅを還元し得るのでＷ成長に一部寄与する。 図３
に、Ｗの選択成長時に赤外分光スペクトルで検出された
ガスの吸光度の経時変化を示す。吸光度は、その時刻ま
での積算時間平均値を取っである。ＷＦ ６の吸収強度
は他に比べて１００倍程度大きいために１／１００倍に
縮小した。導入ガスＷＦ６． Ｓ ｉ Ｈ４は時間と共
に一定になり平衡状態になっている。Ｓ ｉ ＨＦｓ、
Ｓ ｉ Ｆ４はＷ成長と共に増大し、次第に平衡状態
に近づいている。ＳｉＨＦ３／ＳｉＦ、ｉの強度比は、
Ｗ堆積中でほぼ一定である。 これらの実験結果は、Ｗ堆積と同時にＳｉＨＦ３やＳｉ
Ｆ４が生成されることを示している。この実験において
は、ＷＦｅ／ＳｉＨ４を導入して約２分後から、Ｗが絶
縁膜上にも堆積を始め選択性が低下し始めた。選択性の
低下と同時に、ＳｉＨＦ３やＳｉＦ４の景が増加した。 これに対して、ＳｉＨ４の代りにフルオロ系シランとし
てＳｉＨ２Ｆ２を用いた実験では、赤外分光によるとＳ
ｉＨＦ３が検出されず、その結果ＷＦ ６とＳ ｉ Ｈ
４等のの反応が抑制され、その結果選択性を確保するの
が容易になった。ＳｉＨ２Ｆ２の代りにフルオロ系シラ
ンである。ＳｉＨ３Ｆを用いても同様の効果が得られた
。 ［００１４］ 実施例２ 実施例１と同じガス流量および全圧条件における基板温
度、２５０℃、３００℃および３５０℃でのＷ選択成長
時に赤外分光スペクトルで検出されたガス分圧の経時変
化をそれぞれ図４、図５、図６に示す。ガス分圧は赤外
分光スペクトルの吸光度（その時間までの積算時間平均
値）から較正して求めた。導入ガスＷ Ｆ ｅ、ＳｉＨ
４は時間とともに一定になり平衡状態になっている。Ｓ
ｉＨＦ３、ＳｉＦ４はＷ成長都とともに増大し、次第に
平衡状態に近づいている。ＳｉＨＦ３に比べてＳｉＦ４
の分圧は１／１０程度と小さくＷの選択成長の主な反応
生成物はＳｉＨＦ３であることがわかる。形成温度が上
昇するに従いＳｉＨＦ３、ＳｉＦ４は増大し、Ｗの形成
速度が増加すると同時に絶縁膜上にもＷ核形成が起こり
選択性が低下した。ＳｉＨＦ３の増大はＷの形成速度の
増加に対応し、ＳｉＦ４の増加に対応する。即ち、選択
成長の化学反応は、ＷＦｅ＋２ＳｉＨ４＝Ｗ＋２ＳｉＨ
Ｆ３＋３Ｈ２で表され、化学反応、ＷＦ６＋ ３／ ２
Ｓ ｉ Ｈ４＝Ｗ＋ ３／ ２Ｓ ｉ Ｆ４ ＋ ３
Ｈ２は選択性を低下させる反応である。 ［００１５］そこで、原料ガスＷＦ ６／ Ｓ ｉ Ｈ
４＝ ２０ ／８ ｓ ｃ ｃｍにＳｉＦ４を１−１−
３００ｓｅの範囲で添加して、全圧力は０．４０Ｔｏｒ
ｒ、形成温度は３００℃、形成時間５−８分の範囲で、
スパッタ法で形成したＷ膜上へのＷ成長速度および絶縁
膜上へのＷ核密度を測定した。Ｗ核密度は絶縁膜上のＷ
枚数を倍率３００倍の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真
より測定した。ＳｉＦ４が１−１−１Ｏｓｅの範囲では
、Ｗ膜形成速度およびＷ核密度は変化がなかった。Ｓｉ
Ｆ４が１０１０−３００ｓｅの範囲では、Ｗ膜の形成速
度は若干減少（最大１０％）したが、Ｗ核密度は１桁以
上減少した。特に、ＳｉＦ４の流量が１０１００５ｅ以
上において、Ｗ核密度の減少が大きく選択性向上が著し
かった。これは、５ｔＦ４添加することによりＳｉＦ４
を生成する非選択反応が抑制されたと考えられる。本実
施例により、選択性を向上させるためには、Ｓ ｉ Ｈ
４流量以上のＳｉＦ４を添加させることが望ましい。 ［００１６］本実施例では、選択性を向上させる目的で
ＳｉＦ４を添加したが、反応速度を制御する目的でＳｉ
ＨＦ３を１０１０−５００ｓｅの範囲で添加することを
検討した。通常、ＳｉＨ４を用いたＷ−ＣＶＤにおいて
は反応速度が速いのでＳｉＨ４供給律速となり、形成速
度の制御が困難であり、スパッタ金属膜上への全面成長
では微細接続孔でのステップカバレジが悪いという問題
がある。ＷＦ６／Ｓ ｉＨ，＋＝２０／８ ｓ ｅ ｃ
ｍの条件でのＷの形成速度は約１００ ｎｍ／ｍ ｉ
ｎであったが、５ｉＨＦ ３添加量を増大するに従い形
成速度は８８０−３０ｎ／ｍｉｎの範囲で減少した。こ
のため、形成速度の制御が容易となり、また微細接続孔
での被膜ステップカバレンジが向上した。 ［００１７］ 実施例３ 図７から図１２は、ＭＯＳＦＥＴにおけるコンタクト部
および多層配線の接続孔へのＷ導体埋め込みの例を工程
順に表した半導体装置の要部断面図を示す。まず、図７
に示すように、ｐ型（１００）Ｓｉ基板１上に、フィル
ド酸化膜２、厚さ１５ｎｍのゲート酸化膜２′を形成し
た後、多結晶シリコン膜３（厚さ３００ｎｍ）を低圧Ｃ
ＶＤ法で堆積させ、不純物を添加し低抵抗化した後、ゲ
ート電極形状に通常のホトリソグラフィー技術を用いて
パターニングした。次いで、多結晶シリコンゲート電極
３をマスクとして、Ａｓを用いたイオン打ち込みを行い
、続く熱処理により、ソースドレイン領域４を形成した
。その後、ＨＬＤ （Ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕ
ｒｅ Ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｄｅｃｏｍｐ
ｏｓｉｔｔｏｎ）のＳｉＯ２膜５をＣＶＤ法で堆積させ
た後、全面ドライエツチングにより、ゲート周辺部にの
みＨＬＤＳｉＯ２膜５を残し、いわゆるＬＤＤ （Ｌｉ
ｇｈｔ １ｙＤｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）構造を形成し
た。 ［００１８］その後、図８に示すようにＢＰＳＧ （Ｂ
。 ｒｏｎ ｄｏｐｅｄ ＰＳＧ）膜６を厚さ７００ｎ
ｍ程ＣＶＤ法で堆積させた後、Ｎ２中で９００℃でアニ
ールし、ＢＰＳＧ膜の緻密化を行った後、通常のホトリ
ソグラフィー技術を用いて直径０．５μｍのコンタクト
孔りを形成した。 ［００１９］次に、図９に示す様に、ＷＦ６とＳｉＨ２
Ｆ２とを原料ガスに用いた低圧ＣＶＤ法によりタングス
テン（Ｗ）膜７を厚さ５００ｎｍを全面に堆積した。Ｃ
ＶＤ条件は、ガス流量 ＷＦｅ／ Ｓ ｉ Ｈ２Ｆ２
＝ ８０ ／ ２０ｓ ｅ ｃｍ、 Ｎ２により希釈し
全圧力＝０．７５Ｔｏｒｒ、温度５００℃であった。こ
のようにして形成したＷ膜７は、コンタクト孔りにおけ
るステップカバレッジに優れ、表面形状も平坦で良好で
あった。本実施例では、Ｗ膜７を直接に絶縁膜上に堆積
させたが、絶縁膜とＷ膜の接着性をさらに向上させる目
的で絶縁膜とＷ膜の間に、Ｔ ｉＷ、 Ｔ ｉ Ｎ、ス
パッタ法で形成したＷ膜等の接着層を設けることも可能
である。続いて、通常のホトリソグラフィー技術を用い
てＷ膜７を配線形状に加工した。本実施例ではＷＦｅと
ＳｉＨ２Ｆ２を用いてＷ膜を形成したが、ＷＦｓに対す
るＳｉＨ２Ｆ２ガス量を増加させ、たとえばＷＦｅ／５
ｉＨ２Ｆ２＝８０／２０００８Ｃｃｍに設定すれば、タ
ングステンの代わりにタングステンシリサイド膜を形成
することが可能である。ＳｉＨＦ３もタングステンもし
くはタングステンシリサイド膜の形成に用いることがで
きるが、ＳｉＨ２Ｆ２を用いた場合に比べて形成温度を
高＜ ０６００℃）する必要がある。このようにフルオ
ロ系シランを用いた場合は、従来のＷＦ６／ Ｓ ｉ
Ｈ４による場合と比べて、タングステンシリサイド膜の
膜質およびステップカバレッジが優れており、膜形成に
際するパーティクルの発生を減少させることができた。 ただし、この場合、全圧力が１０Ｔｏ ｒ ｒ以上にな
ると成長したタングステン、もしくはタングステンシリ
サイド膜のウェハ内での膜厚分布が低下するので、１０
Ｔｏｒｒ以下の低圧でＣＶＤを行うことが望ましい。 ［００２０１その後、図１０に示すように、プラズマＳ
ｉＯ／ＳＯＧ （ＳｐｉｎＯｎ Ｇｌａｓｓ）／プラ
ズマＳｉＯ積層膜８（厚さ、それぞれ３００ｎｍ／４０
０ｎｍ／３００ｎｍ、合計１μｍ）を堆積した後、通常
のホトリソグラフィー技術を用いて、積層膜８にＷ膜７
に達する直径０．４μｍの接続孔り一を形成した。 ［００２１１その後、図１１に示すように、ＷＦ６とＳ
ｉＨ４、Ｓ ｉ Ｆ４を用いた低圧ＣＶＤ法により接続
孔り一の中にＷ導体９を選択的に埋め込んだ。ＣＶＤ条
件はガス流量 ＷＦｅ ／ＳｉＨ４／５ｉＦ４＝２０１
５１５０ｓＣＣｍ、 Ｈ２希釈により全圧力＝０．２Ｔ
ｏｒｒ、温度３００℃であった。本実施例では、Ｗ膜上
へＷを選択的に成長させたが、Ｗ膜の他にＡｌ、Ｍｏ、
ＴｉＮ、ＴｉＷ、シリサイド膜等の導体膜上、およびＳ
ｉ等の半導体上にを同様な手法によりＷを選択成長させ
ることができる。 ［００２２］その後、図１２に示すように、チタン−タ
ングステン（Ｔ ｉ Ｗ）膜１０（厚さ１５０ｎｍ）、
アルミニウム（ＡＩ）膜１１ （厚さ８００ｎｍ）をス
パッタ法により順次堆積し、通常のホトリソグラフィー
技術を用いて、２層目のＡＩ配線を形成した。 本実施
例ではコンタクト孔、および配線間の接続孔が、Ｗ膜７
およびＷ導体９により埋め込まれているため、平坦な多
層配線構造が得られ、ＡＩ配線の段切れ等の問題が大幅
に改善された。また、ソースドレインとのコンタクト抵
抗、およびＷ配線とＡＩ配線の層間のコンタクト抵抗は
、従来のＷの埋込を用いない場合と比べて、低減した。 また、下地との接着性は、従来のＳｉＨ４と用いる場合
に比べて改善され Ｗ膜が下地より剥離するという問題
は生じなかった。これらの結果は、膜形成に用いたＳ
ｉ Ｈ２Ｆ２がＳｉ酸化膜およびＷ酸化膜を還元できる
ため、清浄な界面が得られるためであると考えられる。 本実施例では、第１層の配線としてＷ配線を用いたが、
Ｗ膜の全面エツチング等を用いてコンタクト孔の内部に
のみＷ膜を残存させた後、ＡＩ膜を堆積させＡＩ配線を
第１層配線として用いることが可能である。本実施例で
は、ＣＶＤ法としては熱ＣＶＤ法を用いたが、プロセス
温度の低温化が必要な場合にはプラズマＣＶＤ法等を適
用することもできる。 ［００２３］また、層間絶縁膜としては、第１層目にＢ
ＰＳＧ膜６、第２層目にプラズＹＳｉＯ／ＳＯＧ／プラ
ズマＳｉＯの積層膜８を用いたが、代わりにＰＳＧ、ポ
リイミド系の耐熱性有機高分子絶縁膜等を用いても同様
の構造が得られる。 実施例４ 図１３から図１７は、ＭＯＳＦＥＴにおけるコンタクト
部および多層配線の接続孔へのＷ導体埋め込みの例を工
程順に表した半導体装置の要部断面図を示す。まず、図
１３に示すように、ｐ型（１００）Ｓｔ基板６１上に、
フィールド酸化膜６２、厚さ１５ｎｍのゲート酸化膜６
２−を形成した後、多結晶シリコン膜６３（厚さ３００
ｎｍ）を低圧ＣＶＤ法で堆積させ、不純物を添加し低抵
抗化した後、ゲート電極形状に通常のホトリソグラフィ
技術を用いてパターニングした。次いで、多結晶シリコ
ンゲート電極６３をマスクとして、Ａｓを用いたイオン
打ち込みを行い、続く熱処理により、ソーストレイン領
域６４を形成した。その後、ＨＬＤ（Ｈｉｇｈ ｔｅ
ｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅＤ
ｅｃｏｍｐｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏｎ）のＳｉＯ２膜６
５をＣＶＤ法で堆積させた後、全面ドライエツチングに
より、ゲート周辺部にのみＨＬＤ膜６５を残し、いわゆ
るＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔ ｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａ
ｉｎ）構造を形成した。 ［００２４］その後、図１４に示すようにＢＰＳＧ（Ｂ
ｏｒｏｎ ｄｏｐｅｄ ＰＳＧ）膜６６を厚さ７０
０ｎｍ程ＣＶＤ法で堆積させた後、Ｎ２中で９００℃で
アニルし、ＢＰＳＧ膜の緻密化を行った後、通常のホト
リソグラフィー技術を用いて直径０．５μｍのコンタク
ト孔りを形成した。 ［００２５］次に、図１５に示す様に、チタンナイトラ
イド（Ｔ ｉ Ｎ）膜６７をバリアメタルとして反応性
スパッタリンク法により厚さ１５０ｎｍ堆積させた。な
お、ＴｉＮ膜６７の形成方法としては、他にＴｉＣＬを
用いた低圧熱ＣＶＤ法及びプラズマＣＶＤ法を用いても
良い。この後、ＷＦ６、ＳｉＨ４とＳｉＨＦ３とを原料
ガスに用いた低圧ＣＶＤ法によりタングステンシリサイ
ド膜６８を厚さ５００ｎｍを全面に堆積した。ＣＶＤ条
件は、ガス流量 ＷＦｓ／ Ｓ ｉ Ｈ４／Ｓ ｉ Ｈ
Ｆａ＝８０／ ８００／１０１０００ｓｅ、Ｎ２により
希釈し全圧力＝０．７５Ｔｏｒｒ、温度４００℃であっ
た。このようにして形成したタングステンシリサイド膜
６８は、コンタクト孔りにおけるステップカバレッジに
優れ、表面形状も平坦で良好であった。本実施例では、
絶縁膜とタングステンシリサイド膜の接着性をさらに向
上させる目的で、絶縁膜とタングステンシリサイド膜の
間に接着層（ＴｉＷ、ＴｉＮ、スパッタ法で形成したＷ
膜等）を設けたが、タングステンシリサイド膜６８を直
接に絶縁膜上に堆積させることも可能である。続いて、
通常のホトリソグラフィー技術を用いてタングステンシ
リサイド膜６８を配線形状に加工した。本実施例ではＷ
Ｆｅと５１Ｈ４／ Ｓ ｉ ＨＦ ３を用いてタングス
テンシリサイド膜を形成したが、ＷＦｅに対するＳ ｉ
Ｈ４／ Ｓ ｉ ＨＦ３ガス量を減少させ、たとえば
ＷＦ６／ Ｓ ｉ Ｈ４／ Ｓ ｉ ＨＦ３＝ ８０／
２０／１０１００５ｃに設定すれば、タングステンシリ
サイドの代わりにタングステン膜を形成することが可能
である。ＳｉＨＦ３単独でもタングステンもしくはタン
グステンシリサイド膜の形成に用いることができるが、
ＳｉＨ４を用いた場合に比べて形成温度を高＜（〉６０
０℃）する必要がある。このようにフルオロ系シランを
用いた場合は、従来のＷＦ６／ＳｉＨ４による場合と比
べて、タングステンシリサイド膜の膜質およびステップ
カバレッジが優れており、膜形成に際するパーティクル
の発生を減少させることができた。ただし、この場合、
全圧力が１０Ｔｏ ｒ ｒ以上になると成長したタング
ステン、もしくはタングステンシリサイド膜のウェハ内
での膜厚分布が低下するので、１０Ｔｏ ｒ ｒ以下の
低圧でＣＶＤを行うことが望ましい。 ［００２６］その後、図１６に示すように、プラズマＳ
ｉＯ／ＳＯＧ （ＳｐｉｎＯｎ Ｇｌａｓｓ）／プラ
ズマＳｉＯ積層膜６９（厚さ、それぞれ３００ ｎｍ／
４００ｎｍ／３００ｎｍ、合計１μｍ）を堆積した後、
通常のホトリソグラフィー技術を用いて、積層膜６９に
Ｗ膜６８に達する直径０．４μｍの接続孔り一を形成し
た。 その後、ＷＦ６とＳｉＨ４、ＳｉＦ４を用いた低圧ＣＶ
Ｄ法により接続孔り一の中にＷ導体６１０を選択的に埋
め込んだ。ＣＶＤ条件はガス流量 ＷＦ ｅ ／ Ｓ
ｉ Ｈ４／ Ｓ １ＨＦ３＝ ２０／ ５／ ５０ ｓ
ｃ ｃｍ、 Ｈ２希釈により全圧力＝０．２Ｔｏｒｒ
、温度＝３００℃であった。本実施例では、Ｗ膜上へＷ
を選択的に成長させたが、Ｗ膜の他にＡＩ、Ｍｏ、 Ｔ
ｉ Ｎ、 Ｔ ｉＷ、シリサイド膜等の導体膜上、お
よびＳｉ等の半導体上にを同様な手法によりＷを選択成
長させることができる。 ［００２７］その後、図１７に示すように、チタン−タ
ングステン（Ｔ ｉ Ｗ）膜６１１（厚さ１５０ｎｍ）
、アルミニウム（Ａｌ）膜６１２（厚さ８００ｎｍ）を
スパッタ法により順次堆積し、通常のホトリソグラフィ
ー技術を用いて、２層目のＡｌ配線を形成した。 本実
施例ではコンタクト孔、および配線間の接続孔が、Ｗ膜
６８およびＷ導体６１０により埋め込まれているため、
平坦な多層配線構造が得られ、Ａｔ配線の段切れ等の問
題が大幅に改善された。また、ソーストレインとのコン
タクト抵抗、およびＷ配線とＡｌ配線の層間のコンタク
ト抵抗は、従来のＷの埋込を用いない場合と比べて、低
減した。また、下地との接着性は、従来のＳｉＨ４と用
いる場合に比べて改善されＷ膜が下地より剥離するとい
う問題は生じなかった。これらの結果は、膜形成に用い
た５ｉＨＦｓがＳ１酸化膜およびＷ酸化膜を還元できる
ため、清浄な界面が得られるためであると考えられる。 本実施例では、第１層の配線としてＷ配線を用いたが、
Ｗ膜の全面エツチング等を用いてコンタクト孔の内部に
のみＷ膜を残存させた後、Ａｌ膜を堆積させＡｌ配線を
第１層配線として用いることが可能である。本実施例で
は、ＣＶＤ法としては熱ＣＶＤ法を用いたが、プロセス
温度の低温化が必要な場合にはプラズマＣＶＤ法等を適
用することもできる。 ［００２８］また、層間絶縁膜としては、第１層目にＢ
ＰＳＧ膜６６、第２層目にプラズマＳｉＯ／ＳＯＧ／プ
ラズマＳｉＯの積層膜６８を用いたが、代わりにＰＳＧ
、ポリイミド系の耐熱性有機高分子絶縁膜等を用いても
同様の構造が得られる。 ［００２９］ 実施例５ ４インチＳｉ基板を熱酸化し、表面に１μｍのＳｉ酸化
膜を形成した後、スパッタ法によりＷ膜を１１００ｎ堆
積させた試料基板を用意した。この試料基板上にＷＦ６
とＳｉＨ２Ｆ２を用いたＣＶＤによりＷ膜を形成した。 使用した装置は、コールド・ウオール型低圧ＣＶＤ装置
で、試料基板は赤外線ランプによって加熱される。 【００３０】試料基板を３００℃に加熱し、ＷＦ６の流
量を２０ Ｓ ＣＣｍ、 Ｓ ｉ Ｈ２Ｆ２の流量を３
０ ｓ ｅ ｃｍとし、キャリアガスとしてＮ２を５０
０ｓｅｃｍ流し、全圧を０．４Ｔｏｒｒに設定した。Ｗ
成長を１５分間行なったところ、Ｗ膜が２００ｎｍ形成
された。得られたＷ膜の抵抗率は１０μΩＣｍであった
。この値は、ＳｉＨ４還元法により、基板温度 ３５０
℃、ＷＦｅ流量 ２０ｓＣＣｍ、 Ｓ ｉ Ｈ４流量２
０ｓｃｃｍの条件で形成した場合の抵抗率１５μΩｃｍ
に比して、２／３に減少しており、Ｈ２還元の場合の抵
抗率（８−１２μΩｃｍ）に匹敵する。 ［００３１］形形成度およびＳｉＨ２Ｆ２の流量を変化
させて同様の実験を行なった。それにより得られたＷ膜
の堆積速度を表１に示す。 ［００３２］
る。 ［００１２］ 実施例１ 図１乃至図３を用いて説明する。本実施例はＷＦ６とＳ
ｉＨ４とを用いた低圧ＣＶＤ法によりＷ膜を選択成長時
に、雰囲気中の反応生成ガスの赤外分光分析結果を示す
。４インチＳｉウェハ上にスパッタ蒸着法でＷ膜を１１
００ｎ堆積させた後、ＣＶＤ法によりＳｉ酸化膜を８０
０ｎｍ堆積させ、通常のホトリソグラフィー技術を用い
て、Ｓｉ酸化膜に０．５−１０μｍ角の開口部を形成し
、一部Ｗ表面を露出させた試料基板を用意した。ＣＶＤ
条件は、試料基板温度３００℃、ガス流量Ｗ Ｆ ｅ
／ ５ｉＨ４＝２０／４ ｓｃｃｍでＮ２をキャリア
ガスに用いて全圧を０．６４Ｔｏｒｒに設定し、試料基
板のＷ露出面上にのみＷを選択成長させた。図１に赤外
分光分析時の試料セットの概略を示す。Ｗ膜を堆積中の
試料基板２１に平行に、高さ１ｃｍ、５ｍｍｘ １０
ｍｍ角の赤外光ビーム２２をＫＢｒ窓２３を通して透過
させ反応生成ガスの赤外吸収スペクトルを測定した。試
料基板はランプおよび試料台に取付けられたヒータ２４
により加熱できるが、本実験はランプ加熱を用いた。な
お、図において２５はランプ室、２６は反応生成物であ
る。 （００１３１ＣＶＤ中の反応ガスの赤外吸収の吸光度（
アブソーバンス）スペクトルを図２に示す。ソースガス
であるＷＦ６ （吸収ピーり７１１ １／ｃｍ等）と５
ｉＨ４（２１８９１／ｃｍ等）のスペクトルの他に、反
応生成ガスとして５ｉＨＦ３（８４５，８５９，９９９
、２３１５１／ｃｍ）と５ｉＦ４（１０１４１／ｃｍ）
が検出された。この結果は、試料Ｗ表面でＷ Ｆ ｅが
ＳｉＨ４と反応し還元されフルオロ系シラン（ＳｉＨＦ
３）やＳｉＦ４を生成し、Ｗが選択成長していることを
示している。ただし、生成されたフルオロ系シランは、
ＷＦｅを還元し得るのでＷ成長に一部寄与する。 図３
に、Ｗの選択成長時に赤外分光スペクトルで検出された
ガスの吸光度の経時変化を示す。吸光度は、その時刻ま
での積算時間平均値を取っである。ＷＦ ６の吸収強度
は他に比べて１００倍程度大きいために１／１００倍に
縮小した。導入ガスＷＦ６． Ｓ ｉ Ｈ４は時間と共
に一定になり平衡状態になっている。Ｓ ｉ ＨＦｓ、
Ｓ ｉ Ｆ４はＷ成長と共に増大し、次第に平衡状態
に近づいている。ＳｉＨＦ３／ＳｉＦ、ｉの強度比は、
Ｗ堆積中でほぼ一定である。 これらの実験結果は、Ｗ堆積と同時にＳｉＨＦ３やＳｉ
Ｆ４が生成されることを示している。この実験において
は、ＷＦｅ／ＳｉＨ４を導入して約２分後から、Ｗが絶
縁膜上にも堆積を始め選択性が低下し始めた。選択性の
低下と同時に、ＳｉＨＦ３やＳｉＦ４の景が増加した。 これに対して、ＳｉＨ４の代りにフルオロ系シランとし
てＳｉＨ２Ｆ２を用いた実験では、赤外分光によるとＳ
ｉＨＦ３が検出されず、その結果ＷＦ ６とＳ ｉ Ｈ
４等のの反応が抑制され、その結果選択性を確保するの
が容易になった。ＳｉＨ２Ｆ２の代りにフルオロ系シラ
ンである。ＳｉＨ３Ｆを用いても同様の効果が得られた
。 ［００１４］ 実施例２ 実施例１と同じガス流量および全圧条件における基板温
度、２５０℃、３００℃および３５０℃でのＷ選択成長
時に赤外分光スペクトルで検出されたガス分圧の経時変
化をそれぞれ図４、図５、図６に示す。ガス分圧は赤外
分光スペクトルの吸光度（その時間までの積算時間平均
値）から較正して求めた。導入ガスＷ Ｆ ｅ、ＳｉＨ
４は時間とともに一定になり平衡状態になっている。Ｓ
ｉＨＦ３、ＳｉＦ４はＷ成長都とともに増大し、次第に
平衡状態に近づいている。ＳｉＨＦ３に比べてＳｉＦ４
の分圧は１／１０程度と小さくＷの選択成長の主な反応
生成物はＳｉＨＦ３であることがわかる。形成温度が上
昇するに従いＳｉＨＦ３、ＳｉＦ４は増大し、Ｗの形成
速度が増加すると同時に絶縁膜上にもＷ核形成が起こり
選択性が低下した。ＳｉＨＦ３の増大はＷの形成速度の
増加に対応し、ＳｉＦ４の増加に対応する。即ち、選択
成長の化学反応は、ＷＦｅ＋２ＳｉＨ４＝Ｗ＋２ＳｉＨ
Ｆ３＋３Ｈ２で表され、化学反応、ＷＦ６＋ ３／ ２
Ｓ ｉ Ｈ４＝Ｗ＋ ３／ ２Ｓ ｉ Ｆ４ ＋ ３
Ｈ２は選択性を低下させる反応である。 ［００１５］そこで、原料ガスＷＦ ６／ Ｓ ｉ Ｈ
４＝ ２０ ／８ ｓ ｃ ｃｍにＳｉＦ４を１−１−
３００ｓｅの範囲で添加して、全圧力は０．４０Ｔｏｒ
ｒ、形成温度は３００℃、形成時間５−８分の範囲で、
スパッタ法で形成したＷ膜上へのＷ成長速度および絶縁
膜上へのＷ核密度を測定した。Ｗ核密度は絶縁膜上のＷ
枚数を倍率３００倍の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真
より測定した。ＳｉＦ４が１−１−１Ｏｓｅの範囲では
、Ｗ膜形成速度およびＷ核密度は変化がなかった。Ｓｉ
Ｆ４が１０１０−３００ｓｅの範囲では、Ｗ膜の形成速
度は若干減少（最大１０％）したが、Ｗ核密度は１桁以
上減少した。特に、ＳｉＦ４の流量が１０１００５ｅ以
上において、Ｗ核密度の減少が大きく選択性向上が著し
かった。これは、５ｔＦ４添加することによりＳｉＦ４
を生成する非選択反応が抑制されたと考えられる。本実
施例により、選択性を向上させるためには、Ｓ ｉ Ｈ
４流量以上のＳｉＦ４を添加させることが望ましい。 ［００１６］本実施例では、選択性を向上させる目的で
ＳｉＦ４を添加したが、反応速度を制御する目的でＳｉ
ＨＦ３を１０１０−５００ｓｅの範囲で添加することを
検討した。通常、ＳｉＨ４を用いたＷ−ＣＶＤにおいて
は反応速度が速いのでＳｉＨ４供給律速となり、形成速
度の制御が困難であり、スパッタ金属膜上への全面成長
では微細接続孔でのステップカバレジが悪いという問題
がある。ＷＦ６／Ｓ ｉＨ，＋＝２０／８ ｓ ｅ ｃ
ｍの条件でのＷの形成速度は約１００ ｎｍ／ｍ ｉ
ｎであったが、５ｉＨＦ ３添加量を増大するに従い形
成速度は８８０−３０ｎ／ｍｉｎの範囲で減少した。こ
のため、形成速度の制御が容易となり、また微細接続孔
での被膜ステップカバレンジが向上した。 ［００１７］ 実施例３ 図７から図１２は、ＭＯＳＦＥＴにおけるコンタクト部
および多層配線の接続孔へのＷ導体埋め込みの例を工程
順に表した半導体装置の要部断面図を示す。まず、図７
に示すように、ｐ型（１００）Ｓｉ基板１上に、フィル
ド酸化膜２、厚さ１５ｎｍのゲート酸化膜２′を形成し
た後、多結晶シリコン膜３（厚さ３００ｎｍ）を低圧Ｃ
ＶＤ法で堆積させ、不純物を添加し低抵抗化した後、ゲ
ート電極形状に通常のホトリソグラフィー技術を用いて
パターニングした。次いで、多結晶シリコンゲート電極
３をマスクとして、Ａｓを用いたイオン打ち込みを行い
、続く熱処理により、ソースドレイン領域４を形成した
。その後、ＨＬＤ （Ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕ
ｒｅ Ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｄｅｃｏｍｐ
ｏｓｉｔｔｏｎ）のＳｉＯ２膜５をＣＶＤ法で堆積させ
た後、全面ドライエツチングにより、ゲート周辺部にの
みＨＬＤＳｉＯ２膜５を残し、いわゆるＬＤＤ （Ｌｉ
ｇｈｔ １ｙＤｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）構造を形成し
た。 ［００１８］その後、図８に示すようにＢＰＳＧ （Ｂ
。 ｒｏｎ ｄｏｐｅｄ ＰＳＧ）膜６を厚さ７００ｎ
ｍ程ＣＶＤ法で堆積させた後、Ｎ２中で９００℃でアニ
ールし、ＢＰＳＧ膜の緻密化を行った後、通常のホトリ
ソグラフィー技術を用いて直径０．５μｍのコンタクト
孔りを形成した。 ［００１９］次に、図９に示す様に、ＷＦ６とＳｉＨ２
Ｆ２とを原料ガスに用いた低圧ＣＶＤ法によりタングス
テン（Ｗ）膜７を厚さ５００ｎｍを全面に堆積した。Ｃ
ＶＤ条件は、ガス流量 ＷＦｅ／ Ｓ ｉ Ｈ２Ｆ２
＝ ８０ ／ ２０ｓ ｅ ｃｍ、 Ｎ２により希釈し
全圧力＝０．７５Ｔｏｒｒ、温度５００℃であった。こ
のようにして形成したＷ膜７は、コンタクト孔りにおけ
るステップカバレッジに優れ、表面形状も平坦で良好で
あった。本実施例では、Ｗ膜７を直接に絶縁膜上に堆積
させたが、絶縁膜とＷ膜の接着性をさらに向上させる目
的で絶縁膜とＷ膜の間に、Ｔ ｉＷ、 Ｔ ｉ Ｎ、ス
パッタ法で形成したＷ膜等の接着層を設けることも可能
である。続いて、通常のホトリソグラフィー技術を用い
てＷ膜７を配線形状に加工した。本実施例ではＷＦｅと
ＳｉＨ２Ｆ２を用いてＷ膜を形成したが、ＷＦｓに対す
るＳｉＨ２Ｆ２ガス量を増加させ、たとえばＷＦｅ／５
ｉＨ２Ｆ２＝８０／２０００８Ｃｃｍに設定すれば、タ
ングステンの代わりにタングステンシリサイド膜を形成
することが可能である。ＳｉＨＦ３もタングステンもし
くはタングステンシリサイド膜の形成に用いることがで
きるが、ＳｉＨ２Ｆ２を用いた場合に比べて形成温度を
高＜ ０６００℃）する必要がある。このようにフルオ
ロ系シランを用いた場合は、従来のＷＦ６／ Ｓ ｉ
Ｈ４による場合と比べて、タングステンシリサイド膜の
膜質およびステップカバレッジが優れており、膜形成に
際するパーティクルの発生を減少させることができた。 ただし、この場合、全圧力が１０Ｔｏ ｒ ｒ以上にな
ると成長したタングステン、もしくはタングステンシリ
サイド膜のウェハ内での膜厚分布が低下するので、１０
Ｔｏｒｒ以下の低圧でＣＶＤを行うことが望ましい。 ［００２０１その後、図１０に示すように、プラズマＳ
ｉＯ／ＳＯＧ （ＳｐｉｎＯｎ Ｇｌａｓｓ）／プラ
ズマＳｉＯ積層膜８（厚さ、それぞれ３００ｎｍ／４０
０ｎｍ／３００ｎｍ、合計１μｍ）を堆積した後、通常
のホトリソグラフィー技術を用いて、積層膜８にＷ膜７
に達する直径０．４μｍの接続孔り一を形成した。 ［００２１１その後、図１１に示すように、ＷＦ６とＳ
ｉＨ４、Ｓ ｉ Ｆ４を用いた低圧ＣＶＤ法により接続
孔り一の中にＷ導体９を選択的に埋め込んだ。ＣＶＤ条
件はガス流量 ＷＦｅ ／ＳｉＨ４／５ｉＦ４＝２０１
５１５０ｓＣＣｍ、 Ｈ２希釈により全圧力＝０．２Ｔ
ｏｒｒ、温度３００℃であった。本実施例では、Ｗ膜上
へＷを選択的に成長させたが、Ｗ膜の他にＡｌ、Ｍｏ、
ＴｉＮ、ＴｉＷ、シリサイド膜等の導体膜上、およびＳ
ｉ等の半導体上にを同様な手法によりＷを選択成長させ
ることができる。 ［００２２］その後、図１２に示すように、チタン−タ
ングステン（Ｔ ｉ Ｗ）膜１０（厚さ１５０ｎｍ）、
アルミニウム（ＡＩ）膜１１ （厚さ８００ｎｍ）をス
パッタ法により順次堆積し、通常のホトリソグラフィー
技術を用いて、２層目のＡＩ配線を形成した。 本実施
例ではコンタクト孔、および配線間の接続孔が、Ｗ膜７
およびＷ導体９により埋め込まれているため、平坦な多
層配線構造が得られ、ＡＩ配線の段切れ等の問題が大幅
に改善された。また、ソースドレインとのコンタクト抵
抗、およびＷ配線とＡＩ配線の層間のコンタクト抵抗は
、従来のＷの埋込を用いない場合と比べて、低減した。 また、下地との接着性は、従来のＳｉＨ４と用いる場合
に比べて改善され Ｗ膜が下地より剥離するという問題
は生じなかった。これらの結果は、膜形成に用いたＳ
ｉ Ｈ２Ｆ２がＳｉ酸化膜およびＷ酸化膜を還元できる
ため、清浄な界面が得られるためであると考えられる。 本実施例では、第１層の配線としてＷ配線を用いたが、
Ｗ膜の全面エツチング等を用いてコンタクト孔の内部に
のみＷ膜を残存させた後、ＡＩ膜を堆積させＡＩ配線を
第１層配線として用いることが可能である。本実施例で
は、ＣＶＤ法としては熱ＣＶＤ法を用いたが、プロセス
温度の低温化が必要な場合にはプラズマＣＶＤ法等を適
用することもできる。 ［００２３］また、層間絶縁膜としては、第１層目にＢ
ＰＳＧ膜６、第２層目にプラズＹＳｉＯ／ＳＯＧ／プラ
ズマＳｉＯの積層膜８を用いたが、代わりにＰＳＧ、ポ
リイミド系の耐熱性有機高分子絶縁膜等を用いても同様
の構造が得られる。 実施例４ 図１３から図１７は、ＭＯＳＦＥＴにおけるコンタクト
部および多層配線の接続孔へのＷ導体埋め込みの例を工
程順に表した半導体装置の要部断面図を示す。まず、図
１３に示すように、ｐ型（１００）Ｓｔ基板６１上に、
フィールド酸化膜６２、厚さ１５ｎｍのゲート酸化膜６
２−を形成した後、多結晶シリコン膜６３（厚さ３００
ｎｍ）を低圧ＣＶＤ法で堆積させ、不純物を添加し低抵
抗化した後、ゲート電極形状に通常のホトリソグラフィ
技術を用いてパターニングした。次いで、多結晶シリコ
ンゲート電極６３をマスクとして、Ａｓを用いたイオン
打ち込みを行い、続く熱処理により、ソーストレイン領
域６４を形成した。その後、ＨＬＤ（Ｈｉｇｈ ｔｅ
ｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅＤ
ｅｃｏｍｐｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏｎ）のＳｉＯ２膜６
５をＣＶＤ法で堆積させた後、全面ドライエツチングに
より、ゲート周辺部にのみＨＬＤ膜６５を残し、いわゆ
るＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔ ｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａ
ｉｎ）構造を形成した。 ［００２４］その後、図１４に示すようにＢＰＳＧ（Ｂ
ｏｒｏｎ ｄｏｐｅｄ ＰＳＧ）膜６６を厚さ７０
０ｎｍ程ＣＶＤ法で堆積させた後、Ｎ２中で９００℃で
アニルし、ＢＰＳＧ膜の緻密化を行った後、通常のホト
リソグラフィー技術を用いて直径０．５μｍのコンタク
ト孔りを形成した。 ［００２５］次に、図１５に示す様に、チタンナイトラ
イド（Ｔ ｉ Ｎ）膜６７をバリアメタルとして反応性
スパッタリンク法により厚さ１５０ｎｍ堆積させた。な
お、ＴｉＮ膜６７の形成方法としては、他にＴｉＣＬを
用いた低圧熱ＣＶＤ法及びプラズマＣＶＤ法を用いても
良い。この後、ＷＦ６、ＳｉＨ４とＳｉＨＦ３とを原料
ガスに用いた低圧ＣＶＤ法によりタングステンシリサイ
ド膜６８を厚さ５００ｎｍを全面に堆積した。ＣＶＤ条
件は、ガス流量 ＷＦｓ／ Ｓ ｉ Ｈ４／Ｓ ｉ Ｈ
Ｆａ＝８０／ ８００／１０１０００ｓｅ、Ｎ２により
希釈し全圧力＝０．７５Ｔｏｒｒ、温度４００℃であっ
た。このようにして形成したタングステンシリサイド膜
６８は、コンタクト孔りにおけるステップカバレッジに
優れ、表面形状も平坦で良好であった。本実施例では、
絶縁膜とタングステンシリサイド膜の接着性をさらに向
上させる目的で、絶縁膜とタングステンシリサイド膜の
間に接着層（ＴｉＷ、ＴｉＮ、スパッタ法で形成したＷ
膜等）を設けたが、タングステンシリサイド膜６８を直
接に絶縁膜上に堆積させることも可能である。続いて、
通常のホトリソグラフィー技術を用いてタングステンシ
リサイド膜６８を配線形状に加工した。本実施例ではＷ
Ｆｅと５１Ｈ４／ Ｓ ｉ ＨＦ ３を用いてタングス
テンシリサイド膜を形成したが、ＷＦｅに対するＳ ｉ
Ｈ４／ Ｓ ｉ ＨＦ３ガス量を減少させ、たとえば
ＷＦ６／ Ｓ ｉ Ｈ４／ Ｓ ｉ ＨＦ３＝ ８０／
２０／１０１００５ｃに設定すれば、タングステンシリ
サイドの代わりにタングステン膜を形成することが可能
である。ＳｉＨＦ３単独でもタングステンもしくはタン
グステンシリサイド膜の形成に用いることができるが、
ＳｉＨ４を用いた場合に比べて形成温度を高＜（〉６０
０℃）する必要がある。このようにフルオロ系シランを
用いた場合は、従来のＷＦ６／ＳｉＨ４による場合と比
べて、タングステンシリサイド膜の膜質およびステップ
カバレッジが優れており、膜形成に際するパーティクル
の発生を減少させることができた。ただし、この場合、
全圧力が１０Ｔｏ ｒ ｒ以上になると成長したタング
ステン、もしくはタングステンシリサイド膜のウェハ内
での膜厚分布が低下するので、１０Ｔｏ ｒ ｒ以下の
低圧でＣＶＤを行うことが望ましい。 ［００２６］その後、図１６に示すように、プラズマＳ
ｉＯ／ＳＯＧ （ＳｐｉｎＯｎ Ｇｌａｓｓ）／プラ
ズマＳｉＯ積層膜６９（厚さ、それぞれ３００ ｎｍ／
４００ｎｍ／３００ｎｍ、合計１μｍ）を堆積した後、
通常のホトリソグラフィー技術を用いて、積層膜６９に
Ｗ膜６８に達する直径０．４μｍの接続孔り一を形成し
た。 その後、ＷＦ６とＳｉＨ４、ＳｉＦ４を用いた低圧ＣＶ
Ｄ法により接続孔り一の中にＷ導体６１０を選択的に埋
め込んだ。ＣＶＤ条件はガス流量 ＷＦ ｅ ／ Ｓ
ｉ Ｈ４／ Ｓ １ＨＦ３＝ ２０／ ５／ ５０ ｓ
ｃ ｃｍ、 Ｈ２希釈により全圧力＝０．２Ｔｏｒｒ
、温度＝３００℃であった。本実施例では、Ｗ膜上へＷ
を選択的に成長させたが、Ｗ膜の他にＡＩ、Ｍｏ、 Ｔ
ｉ Ｎ、 Ｔ ｉＷ、シリサイド膜等の導体膜上、お
よびＳｉ等の半導体上にを同様な手法によりＷを選択成
長させることができる。 ［００２７］その後、図１７に示すように、チタン−タ
ングステン（Ｔ ｉ Ｗ）膜６１１（厚さ１５０ｎｍ）
、アルミニウム（Ａｌ）膜６１２（厚さ８００ｎｍ）を
スパッタ法により順次堆積し、通常のホトリソグラフィ
ー技術を用いて、２層目のＡｌ配線を形成した。 本実
施例ではコンタクト孔、および配線間の接続孔が、Ｗ膜
６８およびＷ導体６１０により埋め込まれているため、
平坦な多層配線構造が得られ、Ａｔ配線の段切れ等の問
題が大幅に改善された。また、ソーストレインとのコン
タクト抵抗、およびＷ配線とＡｌ配線の層間のコンタク
ト抵抗は、従来のＷの埋込を用いない場合と比べて、低
減した。また、下地との接着性は、従来のＳｉＨ４と用
いる場合に比べて改善されＷ膜が下地より剥離するとい
う問題は生じなかった。これらの結果は、膜形成に用い
た５ｉＨＦｓがＳ１酸化膜およびＷ酸化膜を還元できる
ため、清浄な界面が得られるためであると考えられる。 本実施例では、第１層の配線としてＷ配線を用いたが、
Ｗ膜の全面エツチング等を用いてコンタクト孔の内部に
のみＷ膜を残存させた後、Ａｌ膜を堆積させＡｌ配線を
第１層配線として用いることが可能である。本実施例で
は、ＣＶＤ法としては熱ＣＶＤ法を用いたが、プロセス
温度の低温化が必要な場合にはプラズマＣＶＤ法等を適
用することもできる。 ［００２８］また、層間絶縁膜としては、第１層目にＢ
ＰＳＧ膜６６、第２層目にプラズマＳｉＯ／ＳＯＧ／プ
ラズマＳｉＯの積層膜６８を用いたが、代わりにＰＳＧ
、ポリイミド系の耐熱性有機高分子絶縁膜等を用いても
同様の構造が得られる。 ［００２９］ 実施例５ ４インチＳｉ基板を熱酸化し、表面に１μｍのＳｉ酸化
膜を形成した後、スパッタ法によりＷ膜を１１００ｎ堆
積させた試料基板を用意した。この試料基板上にＷＦ６
とＳｉＨ２Ｆ２を用いたＣＶＤによりＷ膜を形成した。 使用した装置は、コールド・ウオール型低圧ＣＶＤ装置
で、試料基板は赤外線ランプによって加熱される。 【００３０】試料基板を３００℃に加熱し、ＷＦ６の流
量を２０ Ｓ ＣＣｍ、 Ｓ ｉ Ｈ２Ｆ２の流量を３
０ ｓ ｅ ｃｍとし、キャリアガスとしてＮ２を５０
０ｓｅｃｍ流し、全圧を０．４Ｔｏｒｒに設定した。Ｗ
成長を１５分間行なったところ、Ｗ膜が２００ｎｍ形成
された。得られたＷ膜の抵抗率は１０μΩＣｍであった
。この値は、ＳｉＨ４還元法により、基板温度 ３５０
℃、ＷＦｅ流量 ２０ｓＣＣｍ、 Ｓ ｉ Ｈ４流量２
０ｓｃｃｍの条件で形成した場合の抵抗率１５μΩｃｍ
に比して、２／３に減少しており、Ｈ２還元の場合の抵
抗率（８−１２μΩｃｍ）に匹敵する。 ［００３１］形形成度およびＳｉＨ２Ｆ２の流量を変化
させて同様の実験を行なった。それにより得られたＷ膜
の堆積速度を表１に示す。 ［００３２］
【表１】
［００３３］ これらの実験において、最高１μｍのＷ
膜を形成したが、Ｗ膜の剥離は見られなかった。Ｓ ｉ
Ｈ４還元の場合には、３００ｎｍ以上堆積すると剥離
が生じており、これに比してＳｉＨ２Ｆ２を用いた場合
には、Ｗ膜の応力が小さくなっていることが分かる。形
成したＷ膜の組成をオージェ電子分光法によって調べた
が、Ｓｌは検出されなかった。これから、Ｗ膜にＳｉが
残留していないため、抵抗率が低く、応力が小さい膜が
得られたことが分かる。走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用
いて形成したＷ膜の表面を観察したところ、表面の凹凸
は小さく、ＳｉＨ４還元により形成したＷ膜と同程度で
あり、Ｈ２還元により形成したＷ膜に比して改善されて
いた。 ［００３４］］記実施例では、Ｗ膜上にＷを成長させた
が、Ｗ膜の他にＡＩ、ＴｉＮ、ＴｉＷ、Ｗシリサイド膜
をスパッタ法で１１００ｎ形成した基板上、およびＳｉ
基板上にも同様な手法によりＷ膜成長を試みたところ、
同等な堆積速度でＷ膜を成長させることができた。また
、ＷＦ６の代わりにＭｏＦ６を用いれば、Ｗ膜の代わり
にＭＯ膜を形成することができる。 ［００３５］ 実施例６ ４インチ８１基板５１上にスパッタ法によりＷ膜５２を
１１００ｎ堆積させた後、ＣＶＤ法によりＳｉ酸化膜５
３を８００ｎｍ堆積させ、通常のホトリソグラフィー技
術を用いて、Ｓｉ酸化膜５３に０．５−１０μｍ角の開
口部を形成し、一部Ｗ表面を露出させた試料基板を用意
した（図１８）。 ［００３６］試料基板上にスパッタ法によりＷ膜５４を
３０ｎｍ堆積させた後、ＳｉＨ２Ｆ２を用いたＣＶＤに
よりＷ膜５５を試料基板全面に形成した。温度は３００
℃、ＷＦ６、ＳｉＨ２Ｆ２およびＮ２の流量は、それぞ
れ２０．９０および５００ｓｅｃｍで、全圧を０．４Ｔ
ｏｒｒとして、９分間Ｗを成長させた。図１９にその断
面を示す。ステップカバレッジは、０．９μｍ径の孔に
対して、０．９であり、０．２μｍ径の孔を完全に埋め
込むことができた。この値は、１に近いステップカバレ
ッジが実現可能なＨ２還元法にはわずかに及ばないもの
の、ＳｉＨ４還元法により、基板温度３００℃、ＷＦ
６流電２０ＳＣＣｍ、ＳｉＨ４流量 ２０ｓＣｃｍの条
件で形成した場合の０．６にたいして大幅に改善された
。 ［００３７１次に、図１８に示した試料基板上にスパッ
タＷ膜を堆積せず、直接、ＣＶＤ法によりＷ膜５５−を
成長させた。温度は３００℃、Ｗ Ｆ ６、ＳｉＨ２Ｆ
２およびＮ２の流量は、それぞれ２０．３０および５０
０ｓｅｃｍで、全圧を０．６Ｔｏ ｒ ｒとした。Ｗ成
長を１０分間行なったところ、図２０に示すように、Ｓ
ｉ酸化膜の開口部内のＷ上にのみＷが２００ｎｍ形成さ
れており、選択成長であることが分った。次に、成長時
間を ２０分にして、４００ｎｍのＷを堆積した。試料
基板の表面を調べたところ、Ｓｉ酸化膜上にＷ核の形成
は見られなかった。ＳｉＨ４還元によってＷ膜を ４０
０ｎｍ堆積した場合には、Ｓｉ酸化膜上にＷ核が多数形
成される。したがって、ＳｉＨ２Ｆ２を用いることによ
って選択性が改善されることが分かる。 ［００３８］次に、４インチＳｉ基板５１上にＣＶＤ法
によりＳｉ酸化膜５３を８００ｎｍ堆積させ、通常のホ
トリソグラフィー技術を用いて、Ｓｉ酸化膜５３に０．
５１０μｍ角の開口部を形成し、一部Ｓｉ基板表面を
露出させた試料基板を用意した。この基板上に、基板温
度３００℃、ＷＦ６、ＳｉＨ２Ｆ２およびＮ２流量 各
々２０．３０および５００ｓｅｃｍ、全圧１．０Ｔｏｒ
ｒの条件で １５分間、Ｗを成長させた。その後、形成
したＷ膜を過酸化水素水によって除去し、試料基板をＳ
ＥＭ観察したが、エンクローチメントの発生は認められ
なかった。 ［００３９］ 実施例７ 図２１から図２５は、コンタクト部および多層配線の接
続孔へＷ導体埋め込みを行なってＭＯＳ−ＦＥＴを作成
した実施例の製造工程を示す。まず、図２１に示すよう
に、ｐ型（１００）Ｓｉ基板７１上に、フィールド酸化
膜７６、厚さ１５ｎｍのゲート酸化膜７６−を形成した
後、多結晶シリコン膜７７（厚さ３００ｎｍ）を低圧Ｃ
ＶＤ法で堆積させ、不純物を添加し低抵抗化した後、ゲ
ート電極形状に通常のホトリソグラフィー技術を用いて
パターニングした。次いで、多結晶シリコンゲート電極
７７をマスクとして、Ａｓイオンをエネルギー８０ｋｅ
■、ドーズ量ｌＸｌ０１５（１／ｃｍりの条件で打込ん
だ後、９００℃で１０分間熱処理を行ない、ソース・ト
レイン領域７８を形成した。その後、ＨＬＤ（Ｈｉｇｈ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕ
ｒｅＤｅ ｃ ｏｍｐｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏｎ）のＳ
ｉ酸化膜７９をＣＶＤ法で堆積させた後、全面ドライエ
ツチングにより、ゲート周辺部にのみ ＨＬＤＬＤＤ
を残し、いわゆるＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ
Ｄｒａｉｎ）構造を形成した。 ［００４０１その後、図２２に示すようにＢＰＳＧ（Ｂ
ｏｒｏｎ ｄｏｐｅｄＰＳＧ）膜７２０を厚さ７００
ｎｍＣＶＤ法で堆積させた後、Ｎ２中で９００℃でアニ
ールし、ＢＰＳＧ膜７２０の緻密化を行った後、通常の
ホトリソグラフィー技術を用いて直径０．５μｍのコン
タクト孔りを形成した。 ［００４１１次に、図２３に示す様に、接着層として、
ＣＶＤ法で１１００ｎのＴｉＮ膜７２１を堆積させた。 ＣＶＤ条件は、基板温度が７００℃、ＴｉＣＬおよびＮ
Ｈ３の流量がそれぞれ１０． １００ ｓ ｅ ｃｍ、
全圧力は０．２Ｔｏｒｒで、形成時間は１分間であった
。その後、ＷＦｅとＳｉＨ２Ｆ２とを原料ガスに用いた
低圧ＣＶＤ法により厚さ５００ｎｍのＷ膜７１５を基板
全面に堆積した。ＣＶＤ条件は、ＷＦｅ、 Ｓ ｉ
Ｈ２Ｆ２およびＮ２の流量をそれぞれ２０，９０，５０
０ｓｅｃｍ、全圧は０゜５Ｔｏｒｒとし、温度は３００
℃であった。これにより、コンタクト孔りはＷで完全に
埋め込むことができた。本実施例では、接着層としてＣ
ＶＤ法によりＴｉＮ膜７２１を形成したが、ＴｉＷ膜等
を接着層として用いることも可能である。続いて、通常
のホトリソグラフィー技術を用いてＴｉＮ膜７２１、Ｗ
膜７１５を配線形状に加工した。本実施例ではＷＦ６と
ＳｉＨ２Ｆ２を用いてＷ膜７１５を形成したが、ＷＦ６
に対するＳｉＨ２Ｆ２ガス量を増加させ、たとえばＷＦ
６／ Ｓ ｉ Ｈ２Ｆ２＝８０／２０００ｓｅｃｍに設
定し、温度を５００℃にすれば、Ｗ膜の代わりにＷシリ
サイド膜を形成することができた。このようにＳｉＨ２
Ｆ２を用いた場合は、従来のＳｉＨ４還元と比べて、Ｗ
シリサイド膜の応力が小さく、膜の剥離を防止でき、ス
テップカバレッジが優れており、膜形成に際するパーテ
ィクルの発生を減少させることができた。ただし、この
場合、全圧力が１０Ｔｏ ｒ ｒ以上になると成長した
ＷもしくはＷシリサイド膜のウェハ内での膜厚分布が低
下し、また、１ｍＴｏｒｒ以下では十分な堆積速度が得
られない。そのため、１ｍＴｏｒｒ以上１０Ｔｏ ｒ
ｒ以下の圧力でＣＶＤを行うことが望ましい。その後、
プラズマＳｉＯ／５ＯＧ（Ｓｐｉｎ ０ｎＧｌａｓｓ
）／プラズマＳｉＯ積層膜７２２（厚さ、それぞれ３０
０ｎｍ／４００ｎｍ／ ３００ｎｍ、合計１μｍ）を堆
積した後、通常のホトリソグラフィー技術を用いて、積
層膜７２２にＷ膜７１５に達する直径０．４μｍの接続
孔ｈ′を形成した。 ［００４２１その後、図２４に示すように、ＷＦ６とＳ
ｉＨ２Ｆ２を用いた低圧ＣＶＤ法により接続孔り一の中
にＷ導体７１５−を選択的に埋め込んだ。ＣＶＤ条件は
、ＷＦ６． Ｓ ｉ Ｈ２Ｆ２およびＮ２の流量をそれ
ぞれ２０，３０．５００ｓｅｃｍ、全圧は０．６Ｔｏｒ
ｒとし、温度は４００℃であった。本実施例では、Ｗ膜
７１５上へＷ導体７１５−を選択的に成長させたが、Ｗ
膜７１５上にＡｌ膜を堆積し、１層目の配線をＡＩ／Ｗ
の積層配線構造として、Ａｔ上にＷ導体７１５”を選択
的に成長させることも可能である。 ［００４３］その後、図２５に示すように、ＴｉＷ膜７
２３ （厚さ１５０ｎｍ）、Ａｌ膜７２４（厚さ８００
ｎｍ）をスパッタ法により順次堆積し、通常のホトリソ
グラフィー技術を用いて、２層目のＡｌ配線を形成した
。 ［００４４１本実施例ではコンタクト孔ｈ、および配線
間の接続孔り一が、Ｗ膜７１５およびＷ導体７１５−に
より埋め込まれているため、平坦な多層配線構造が得ら
れ、Ａｔ配線の段切れ等の問題が大幅に改善された。ま
た、ソースドレインとのコンタクト抵抗、およびＷ配線
とＡ１配線の層間のコンタクト抵抗は、従来のＷの埋込
みを用いない場合と比べて、低減した。また、従来のＳ
ｉＨ４を用いる場合に比べて応力が低くなったため、Ｗ
膜が下地より剥離するという問題は生じなかった。本実
施例では、１層目の配線としてＷ配線を用いたが、Ｗ膜
の全面エツチングによりコンタクト孔りの内部にのみＷ
膜を残存させた後、Ａｌ膜を堆積させＡｌ配線を第１層
配線として用いることも可能である。本実施例では、Ｃ
ＶＤ法としては熱ＣＶＤ法を用いたが、プロセス温度の
低温化が必要な場合にはプラズマＣＶＤ法等を適用する
こともできる。 ［００４５］また、層間絶縁膜としては、第１層目にＢ
ＰＳＧ膜７２０、第２層目にプラズマＳｉＯ／ＳＯＧ／
プラズマＳｉＯの積層膜７２２を用いたが、代わりにＰ
ＳＧ、ポリイミド系の耐熱性有機高分子絶縁膜等を用い
ても同様の構造が得られる。 ［００４６］
膜を形成したが、Ｗ膜の剥離は見られなかった。Ｓ ｉ
Ｈ４還元の場合には、３００ｎｍ以上堆積すると剥離
が生じており、これに比してＳｉＨ２Ｆ２を用いた場合
には、Ｗ膜の応力が小さくなっていることが分かる。形
成したＷ膜の組成をオージェ電子分光法によって調べた
が、Ｓｌは検出されなかった。これから、Ｗ膜にＳｉが
残留していないため、抵抗率が低く、応力が小さい膜が
得られたことが分かる。走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用
いて形成したＷ膜の表面を観察したところ、表面の凹凸
は小さく、ＳｉＨ４還元により形成したＷ膜と同程度で
あり、Ｈ２還元により形成したＷ膜に比して改善されて
いた。 ［００３４］］記実施例では、Ｗ膜上にＷを成長させた
が、Ｗ膜の他にＡＩ、ＴｉＮ、ＴｉＷ、Ｗシリサイド膜
をスパッタ法で１１００ｎ形成した基板上、およびＳｉ
基板上にも同様な手法によりＷ膜成長を試みたところ、
同等な堆積速度でＷ膜を成長させることができた。また
、ＷＦ６の代わりにＭｏＦ６を用いれば、Ｗ膜の代わり
にＭＯ膜を形成することができる。 ［００３５］ 実施例６ ４インチ８１基板５１上にスパッタ法によりＷ膜５２を
１１００ｎ堆積させた後、ＣＶＤ法によりＳｉ酸化膜５
３を８００ｎｍ堆積させ、通常のホトリソグラフィー技
術を用いて、Ｓｉ酸化膜５３に０．５−１０μｍ角の開
口部を形成し、一部Ｗ表面を露出させた試料基板を用意
した（図１８）。 ［００３６］試料基板上にスパッタ法によりＷ膜５４を
３０ｎｍ堆積させた後、ＳｉＨ２Ｆ２を用いたＣＶＤに
よりＷ膜５５を試料基板全面に形成した。温度は３００
℃、ＷＦ６、ＳｉＨ２Ｆ２およびＮ２の流量は、それぞ
れ２０．９０および５００ｓｅｃｍで、全圧を０．４Ｔ
ｏｒｒとして、９分間Ｗを成長させた。図１９にその断
面を示す。ステップカバレッジは、０．９μｍ径の孔に
対して、０．９であり、０．２μｍ径の孔を完全に埋め
込むことができた。この値は、１に近いステップカバレ
ッジが実現可能なＨ２還元法にはわずかに及ばないもの
の、ＳｉＨ４還元法により、基板温度３００℃、ＷＦ
６流電２０ＳＣＣｍ、ＳｉＨ４流量 ２０ｓＣｃｍの条
件で形成した場合の０．６にたいして大幅に改善された
。 ［００３７１次に、図１８に示した試料基板上にスパッ
タＷ膜を堆積せず、直接、ＣＶＤ法によりＷ膜５５−を
成長させた。温度は３００℃、Ｗ Ｆ ６、ＳｉＨ２Ｆ
２およびＮ２の流量は、それぞれ２０．３０および５０
０ｓｅｃｍで、全圧を０．６Ｔｏ ｒ ｒとした。Ｗ成
長を１０分間行なったところ、図２０に示すように、Ｓ
ｉ酸化膜の開口部内のＷ上にのみＷが２００ｎｍ形成さ
れており、選択成長であることが分った。次に、成長時
間を ２０分にして、４００ｎｍのＷを堆積した。試料
基板の表面を調べたところ、Ｓｉ酸化膜上にＷ核の形成
は見られなかった。ＳｉＨ４還元によってＷ膜を ４０
０ｎｍ堆積した場合には、Ｓｉ酸化膜上にＷ核が多数形
成される。したがって、ＳｉＨ２Ｆ２を用いることによ
って選択性が改善されることが分かる。 ［００３８］次に、４インチＳｉ基板５１上にＣＶＤ法
によりＳｉ酸化膜５３を８００ｎｍ堆積させ、通常のホ
トリソグラフィー技術を用いて、Ｓｉ酸化膜５３に０．
５１０μｍ角の開口部を形成し、一部Ｓｉ基板表面を
露出させた試料基板を用意した。この基板上に、基板温
度３００℃、ＷＦ６、ＳｉＨ２Ｆ２およびＮ２流量 各
々２０．３０および５００ｓｅｃｍ、全圧１．０Ｔｏｒ
ｒの条件で １５分間、Ｗを成長させた。その後、形成
したＷ膜を過酸化水素水によって除去し、試料基板をＳ
ＥＭ観察したが、エンクローチメントの発生は認められ
なかった。 ［００３９］ 実施例７ 図２１から図２５は、コンタクト部および多層配線の接
続孔へＷ導体埋め込みを行なってＭＯＳ−ＦＥＴを作成
した実施例の製造工程を示す。まず、図２１に示すよう
に、ｐ型（１００）Ｓｉ基板７１上に、フィールド酸化
膜７６、厚さ１５ｎｍのゲート酸化膜７６−を形成した
後、多結晶シリコン膜７７（厚さ３００ｎｍ）を低圧Ｃ
ＶＤ法で堆積させ、不純物を添加し低抵抗化した後、ゲ
ート電極形状に通常のホトリソグラフィー技術を用いて
パターニングした。次いで、多結晶シリコンゲート電極
７７をマスクとして、Ａｓイオンをエネルギー８０ｋｅ
■、ドーズ量ｌＸｌ０１５（１／ｃｍりの条件で打込ん
だ後、９００℃で１０分間熱処理を行ない、ソース・ト
レイン領域７８を形成した。その後、ＨＬＤ（Ｈｉｇｈ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕ
ｒｅＤｅ ｃ ｏｍｐｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏｎ）のＳ
ｉ酸化膜７９をＣＶＤ法で堆積させた後、全面ドライエ
ツチングにより、ゲート周辺部にのみ ＨＬＤＬＤＤ
を残し、いわゆるＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ
Ｄｒａｉｎ）構造を形成した。 ［００４０１その後、図２２に示すようにＢＰＳＧ（Ｂ
ｏｒｏｎ ｄｏｐｅｄＰＳＧ）膜７２０を厚さ７００
ｎｍＣＶＤ法で堆積させた後、Ｎ２中で９００℃でアニ
ールし、ＢＰＳＧ膜７２０の緻密化を行った後、通常の
ホトリソグラフィー技術を用いて直径０．５μｍのコン
タクト孔りを形成した。 ［００４１１次に、図２３に示す様に、接着層として、
ＣＶＤ法で１１００ｎのＴｉＮ膜７２１を堆積させた。 ＣＶＤ条件は、基板温度が７００℃、ＴｉＣＬおよびＮ
Ｈ３の流量がそれぞれ１０． １００ ｓ ｅ ｃｍ、
全圧力は０．２Ｔｏｒｒで、形成時間は１分間であった
。その後、ＷＦｅとＳｉＨ２Ｆ２とを原料ガスに用いた
低圧ＣＶＤ法により厚さ５００ｎｍのＷ膜７１５を基板
全面に堆積した。ＣＶＤ条件は、ＷＦｅ、 Ｓ ｉ
Ｈ２Ｆ２およびＮ２の流量をそれぞれ２０，９０，５０
０ｓｅｃｍ、全圧は０゜５Ｔｏｒｒとし、温度は３００
℃であった。これにより、コンタクト孔りはＷで完全に
埋め込むことができた。本実施例では、接着層としてＣ
ＶＤ法によりＴｉＮ膜７２１を形成したが、ＴｉＷ膜等
を接着層として用いることも可能である。続いて、通常
のホトリソグラフィー技術を用いてＴｉＮ膜７２１、Ｗ
膜７１５を配線形状に加工した。本実施例ではＷＦ６と
ＳｉＨ２Ｆ２を用いてＷ膜７１５を形成したが、ＷＦ６
に対するＳｉＨ２Ｆ２ガス量を増加させ、たとえばＷＦ
６／ Ｓ ｉ Ｈ２Ｆ２＝８０／２０００ｓｅｃｍに設
定し、温度を５００℃にすれば、Ｗ膜の代わりにＷシリ
サイド膜を形成することができた。このようにＳｉＨ２
Ｆ２を用いた場合は、従来のＳｉＨ４還元と比べて、Ｗ
シリサイド膜の応力が小さく、膜の剥離を防止でき、ス
テップカバレッジが優れており、膜形成に際するパーテ
ィクルの発生を減少させることができた。ただし、この
場合、全圧力が１０Ｔｏ ｒ ｒ以上になると成長した
ＷもしくはＷシリサイド膜のウェハ内での膜厚分布が低
下し、また、１ｍＴｏｒｒ以下では十分な堆積速度が得
られない。そのため、１ｍＴｏｒｒ以上１０Ｔｏ ｒ
ｒ以下の圧力でＣＶＤを行うことが望ましい。その後、
プラズマＳｉＯ／５ＯＧ（Ｓｐｉｎ ０ｎＧｌａｓｓ
）／プラズマＳｉＯ積層膜７２２（厚さ、それぞれ３０
０ｎｍ／４００ｎｍ／ ３００ｎｍ、合計１μｍ）を堆
積した後、通常のホトリソグラフィー技術を用いて、積
層膜７２２にＷ膜７１５に達する直径０．４μｍの接続
孔ｈ′を形成した。 ［００４２１その後、図２４に示すように、ＷＦ６とＳ
ｉＨ２Ｆ２を用いた低圧ＣＶＤ法により接続孔り一の中
にＷ導体７１５−を選択的に埋め込んだ。ＣＶＤ条件は
、ＷＦ６． Ｓ ｉ Ｈ２Ｆ２およびＮ２の流量をそれ
ぞれ２０，３０．５００ｓｅｃｍ、全圧は０．６Ｔｏｒ
ｒとし、温度は４００℃であった。本実施例では、Ｗ膜
７１５上へＷ導体７１５−を選択的に成長させたが、Ｗ
膜７１５上にＡｌ膜を堆積し、１層目の配線をＡＩ／Ｗ
の積層配線構造として、Ａｔ上にＷ導体７１５”を選択
的に成長させることも可能である。 ［００４３］その後、図２５に示すように、ＴｉＷ膜７
２３ （厚さ１５０ｎｍ）、Ａｌ膜７２４（厚さ８００
ｎｍ）をスパッタ法により順次堆積し、通常のホトリソ
グラフィー技術を用いて、２層目のＡｌ配線を形成した
。 ［００４４１本実施例ではコンタクト孔ｈ、および配線
間の接続孔り一が、Ｗ膜７１５およびＷ導体７１５−に
より埋め込まれているため、平坦な多層配線構造が得ら
れ、Ａｔ配線の段切れ等の問題が大幅に改善された。ま
た、ソースドレインとのコンタクト抵抗、およびＷ配線
とＡ１配線の層間のコンタクト抵抗は、従来のＷの埋込
みを用いない場合と比べて、低減した。また、従来のＳ
ｉＨ４を用いる場合に比べて応力が低くなったため、Ｗ
膜が下地より剥離するという問題は生じなかった。本実
施例では、１層目の配線としてＷ配線を用いたが、Ｗ膜
の全面エツチングによりコンタクト孔りの内部にのみＷ
膜を残存させた後、Ａｌ膜を堆積させＡｌ配線を第１層
配線として用いることも可能である。本実施例では、Ｃ
ＶＤ法としては熱ＣＶＤ法を用いたが、プロセス温度の
低温化が必要な場合にはプラズマＣＶＤ法等を適用する
こともできる。 ［００４５］また、層間絶縁膜としては、第１層目にＢ
ＰＳＧ膜７２０、第２層目にプラズマＳｉＯ／ＳＯＧ／
プラズマＳｉＯの積層膜７２２を用いたが、代わりにＰ
ＳＧ、ポリイミド系の耐熱性有機高分子絶縁膜等を用い
ても同様の構造が得られる。 ［００４６］
【発明の効果】本発明によれば、種々の反応生成物と金
属ハロゲン化物との反応を抑制し、選択成長においては
良好な選択性、および清浄な界面状態を得ることが可能
であり、全面成長においては良好な膜質、ステップカバ
レッジ、および発生するパーティクルの減少を実現でき
る。本発明は、従来より行われている低圧ＣＶＤ法との
互換性に優れ、通常の半導体装置を用いて容易に実現で
きるために、経済性、効率の上からも優れている。
属ハロゲン化物との反応を抑制し、選択成長においては
良好な選択性、および清浄な界面状態を得ることが可能
であり、全面成長においては良好な膜質、ステップカバ
レッジ、および発生するパーティクルの減少を実現でき
る。本発明は、従来より行われている低圧ＣＶＤ法との
互換性に優れ、通常の半導体装置を用いて容易に実現で
きるために、経済性、効率の上からも優れている。
【図１】赤外分光分析器を備えた金属もしくは金属シリ
サイド膜形成装置の概略図である。
サイド膜形成装置の概略図である。
【図２１ ＣＶＤ中の反応ガスの赤外吸収スペクトルを
示す図である。 【図３】選択成長時の反応ガス吸光度の経時変化を示す
図である。
示す図である。 【図３】選択成長時の反応ガス吸光度の経時変化を示す
図である。
【図４］２５０℃選択成長時の反応ガス分圧の経時変化
を示す図である。 【図５１３００℃選択成長時の反応ガス分圧の経時変化
を示す図である。 【図６］３５０℃選択成長時の反応ガス分圧の経時変化
を示す図である。 【図７】本発明の実施例を示す半導体装置の要部断面図
である。
を示す図である。 【図５１３００℃選択成長時の反応ガス分圧の経時変化
を示す図である。 【図６］３５０℃選択成長時の反応ガス分圧の経時変化
を示す図である。 【図７】本発明の実施例を示す半導体装置の要部断面図
である。
【図８】本発明の実施例を示す半導体装置の要部断面図
である。
である。
【図９】本発明の実施例を示す半導体装置の要部断面図
である。
である。
【図１０】本発明の実施例を示す半導体装置の要部断面
図である。
図である。
【図１１】本発明の実施例を示す半導体装置の要部断面
図である。
図である。
【図１２】本発明の実施例を示す半導体装置の要部断面
図である。
図である。
【図１３】本発明の実施例を示す半導体装置の要部断面
図である。
図である。
【図１４】本発明の実施例を示す半導体装置の要部断面
図である。
図である。
【図１５】本発明の実施例を示す半導体装置の要部断面
図である。
図である。
【図１６】本発明の実施例を示す半導体装置の要部断面
図である。
図である。
【図１７】本発明の実施例を示す半導体装置の要部断面
図である。
図である。
【図１８】本発明の実施例を示す半導体装置の要部断面
図である。
図である。
【図１９】本発明の実施例を示す半導体装置の要部断面
図である。
図である。
【図２０】本発明の実施例を示す半導体装置の要部断面
図である。
図である。
【図２１】本発明の実施例を示す半導体装置の要部断面
図である。
図である。
【図２２】本発明の実施例を示す半導体装置の要部断面
図である。
図である。
【図２３】本発明の実施例を示す半導体装置の要部断面
図である。
図である。
【図２４】本発明の実施例を示す半導体装置の要部断面
図である。
図である。
【図２５】本発明の実施例を示す半導体装置の要部断面
図である。
図である。
２１、 試料基板
２２、 赤外光
２３、 ＫＢｒ窓
２４、 ヒータ
２５、 ランプ加熱室
■、 シリコン結晶基板
２．２′、 シリコン酸化膜
３、 多結晶シリコン膜
４、 ソースドレイン領域
５、 ＨＬＤ ＳｉＯ２膜
６、 ＢＰＳＧ膜
７、 タングステン膜
８、 プラズマＳｉＯ／ＳＯＧ／プラズマＳｉＯ膜９、
タングステン導体 １０、 チタン−タングステン膜 １１、 アルミニウム膜 り、 コンタクト孔 ｈ“、 接続孔 ５１、 シリコン基板 ５２、 スパッタＷ膜 ５３、 シリコン酸化膜 ５４、 スパッタＷ膜 ５５．５５’、 ＣＶＤ−Ｗ膜 ６１、 シリコン結晶基板 ６２．６２’、 シリコン酸化膜 ６３、 多結晶シリコン膜 ６４、 ソースドレイン領域 ６５、 ＨＬＤ Ｓ ｉ ０２膜 ６６、 ＢＰＳＧ膜 ６７、 チタンナイトライド膜 ６８、 タングステンシリサイド膜 ６９、 プラズマＳｉＯ／ＳＯＧ／プラズマＳｉＯ膜
６１０、 タングステン導体 ６１１、 チタン−タングステン膜 ６１２、 アルミニウム膜 り、 コンタクト孔 ｈ“、 接続孔 ７１、 シリコン基板 ７２．７４ スパッタＷ膜 ７３．７６．７６−１ シリコン酸化膜７５．７５−、
ＣＶＤ−Ｗ膜 ７７、 多結晶シリコン膜 ７８、 ソースドレイン領域 ７９、 ＨＬＤ ＳｉＯ２膜 ７２０、 ８ＰＳＧ膜 ７２１、 ＣＶＤ−ＴｉＮ膜 ７２２、 プラズマＳｉＯ／ＳＯＧ／プラズマＳｉ
Ｏ膜 ７２３、 チタン−タングステン膜 ７２４、 アルミニウム膜 り、 コンタクト孔 ｈ−、接続孔
タングステン導体 １０、 チタン−タングステン膜 １１、 アルミニウム膜 り、 コンタクト孔 ｈ“、 接続孔 ５１、 シリコン基板 ５２、 スパッタＷ膜 ５３、 シリコン酸化膜 ５４、 スパッタＷ膜 ５５．５５’、 ＣＶＤ−Ｗ膜 ６１、 シリコン結晶基板 ６２．６２’、 シリコン酸化膜 ６３、 多結晶シリコン膜 ６４、 ソースドレイン領域 ６５、 ＨＬＤ Ｓ ｉ ０２膜 ６６、 ＢＰＳＧ膜 ６７、 チタンナイトライド膜 ６８、 タングステンシリサイド膜 ６９、 プラズマＳｉＯ／ＳＯＧ／プラズマＳｉＯ膜
６１０、 タングステン導体 ６１１、 チタン−タングステン膜 ６１２、 アルミニウム膜 り、 コンタクト孔 ｈ“、 接続孔 ７１、 シリコン基板 ７２．７４ スパッタＷ膜 ７３．７６．７６−１ シリコン酸化膜７５．７５−、
ＣＶＤ−Ｗ膜 ７７、 多結晶シリコン膜 ７８、 ソースドレイン領域 ７９、 ＨＬＤ ＳｉＯ２膜 ７２０、 ８ＰＳＧ膜 ７２１、 ＣＶＤ−ＴｉＮ膜 ７２２、 プラズマＳｉＯ／ＳＯＧ／プラズマＳｉ
Ｏ膜 ７２３、 チタン−タングステン膜 ７２４、 アルミニウム膜 り、 コンタクト孔 ｈ−、接続孔
【図１】
【図２】
【図５】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１４】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２０】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２２】
【図２１】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
Claims (12)
- 【請求項１】金属ハロゲン化物にフルオロ系シランのう
ち少なくとも一つを加えた原料ガスを用いた化学気相成
長法（ＣＶＤ）により、半導体基板上に金属もしくは金
属シリサイド薄膜を形成することを特徴とする金属又は
金属シリサイド膜の形成方法。 - 【請求項２】上記金属ハロゲン化物は、ジフルオロシラ
ン（Ｓ ｉ Ｈ２Ｆ２）であることを特徴とする請求項
１記載の金属又は金属シリサイド膜の形成方法。 - 【請求項３】シラン、ジシラン、ジクロルシラン及びト
リクロルシランからなる群から選ばれた少なくとも一種
のシラン系ガスと金属ハロゲン化物との原料ガスを用い
、化学気相成長を行う金属又は金属シリサイド膜の形成
方法において、少なくとも一種類のフルオロ系シランを
上記原料ガスに添加し、半導体基板上に金属又は金属シ
リサイド膜を形成することを特徴とする金属又は金属シ
リサイド膜の形成方法。 - 【請求項４】上記金属ハロゲン化物は、タングステンの
フッ化物又はモリブデンのフッ化物であることを特徴と
する請求項１，２若しくは３の何れかに記載の金属又は
金属シリサイド膜の形成方法。 - 【請求項５】上記フルオロ系シランは、ＳｉＨＦ３、Ｓ
ｉＨ２Ｆ２、ＳｉＨ３Ｆ、及びＳｉＦ４からなる群から
選ばれた少なくとも一種の化合物であることを特徴とす
る請求項１． ２． ３若くは４の何れかに記載の金属
又は金属シリサイド膜の形成方法。 - 【請求項６】上記半導体基板は、シリコン領域、シリコ
ンを含む導体領域、もしくは金属領域のうち少なくとも
一者が露出され、該シリコン領域、シリコンを含む導体
領域、もしくは金属領域の上に選択的に金属もしくは金
属シリサイド膜を形成することを特徴とする請求項１゜
２、 ３．４若くは５の何れかに記載の金属又は金属シ
リサイド膜の形成方法。 - 【請求項７】上記金属又は金属シリサイド膜は、スパッ
タ法もしくは化学気相成長法により接着層またはバリア
層となる導体膜を堆積した後に形成されることを特徴と
する請求項１． ２． ３．４若くは５の何れかに記載
の金属又は金属シリサイド膜の形成方法。 - 【請求項８】請求項１から７記載の金属又は金属シリサ
イド膜の形成方法において、金属フッ化物又はフルオロ
系シランを計測しながら半導体基板上に金属又は金属シ
リサイド膜を形成することを特徴とする金属又は金属シ
リサイド膜の形成方法。 - 【請求項９】請求項８記載の金属又は金属シリサイド膜
の形成方法において、計測手法として赤外分光法を用い
ることを特徴とする金属又は金属シリサイド膜の形成方
法。 - 【請求項１０】金属フッ化物又はフルオロ系シランの計
測機器を装備する金属又は金属シリサイド膜の化学気相
成長装置。 - 【請求項１１】フルオロ系シランガスを原料又は添加ガ
スとして用いることを特徴とする金属又は金属シリサイ
ド膜の形成用ガス。 - 【請求項１２】半導体基板上に請求項１から７のいずれ
かに記載の金属又は金属シリサイド膜の形成方法を用い
て金属又は金属シリサイド膜を形成する工程を有するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3007548A JP3027987B2 (ja) | 1990-01-29 | 1991-01-25 | 金属膜又は金属シリサイド膜の形成方法及び半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2-16019 | 1990-01-29 | ||
| JP1601990 | 1990-01-29 | ||
| JP2-162650 | 1990-06-22 | ||
| JP16265090 | 1990-06-22 | ||
| JP2-211712 | 1990-08-13 | ||
| JP21171290 | 1990-08-13 | ||
| JP3007548A JP3027987B2 (ja) | 1990-01-29 | 1991-01-25 | 金属膜又は金属シリサイド膜の形成方法及び半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04211123A true JPH04211123A (ja) | 1992-08-03 |
| JP3027987B2 JP3027987B2 (ja) | 2000-04-04 |
Family
ID=27454741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3007548A Expired - Fee Related JP3027987B2 (ja) | 1990-01-29 | 1991-01-25 | 金属膜又は金属シリサイド膜の形成方法及び半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3027987B2 (ja) |
-
1991
- 1991-01-25 JP JP3007548A patent/JP3027987B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3027987B2 (ja) | 2000-04-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |