JPS6376875A - 気相成長法 - Google Patents
気相成長法Info
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- JPS6376875A JPS6376875A JP61219219A JP21921986A JPS6376875A JP S6376875 A JPS6376875 A JP S6376875A JP 61219219 A JP61219219 A JP 61219219A JP 21921986 A JP21921986 A JP 21921986A JP S6376875 A JPS6376875 A JP S6376875A
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- tungsten
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- growth
- gas
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- Pending
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
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
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
タングステンの初期成長において、大量の不活性ガスを
流し、かつ、流速、を大にして均一な１００人の膜厚の
タングステン薄膜を形成する。
流し、かつ、流速、を大にして均一な１００人の膜厚の
タングステン薄膜を形成する。
本発明は気相成長法に関し、さらに詳しく言えば、化学
気相成長法（ＣＶＤ）法でタングステン（Ｗ）、チタン
（Ｔｉ） 、モリブデン（Ｍｏ）などを選択成長する方
法において、初期に下地のシリコン基板の侵食（食い込
み）を小さく抑えて前記金属の薄膜を成長する方法に関
するものである。
気相成長法（ＣＶＤ）法でタングステン（Ｗ）、チタン
（Ｔｉ） 、モリブデン（Ｍｏ）などを選択成長する方
法において、初期に下地のシリコン基板の侵食（食い込
み）を小さく抑えて前記金属の薄膜を成長する方法に関
するものである。
第４図を参照すると、シリコン基板３１上に設けられた
絶縁膜（５ｉＯｚ膜）３２にコンタクトホール３３を開
け、このコンタクトホール３３を通して例えば基板に形
成されたデバイスとコンタクトをとるための配線層３５
を形成する場合に、例えばアルミニウム（ＡＩ）を蒸着
してコンタクトホール３３を埋めて配線層３５を作るの
であるが、コンタクトホールの側壁へのＡ１の付着が悪
いとコンタクト抵抗が大になり、またはコンタクトホー
ルの段差部で断線が発生する問題がある。
絶縁膜（５ｉＯｚ膜）３２にコンタクトホール３３を開
け、このコンタクトホール３３を通して例えば基板に形
成されたデバイスとコンタクトをとるための配線層３５
を形成する場合に、例えばアルミニウム（ＡＩ）を蒸着
してコンタクトホール３３を埋めて配線層３５を作るの
であるが、コンタクトホールの側壁へのＡ１の付着が悪
いとコンタクト抵抗が大になり、またはコンタクトホー
ルの段差部で断線が発生する問題がある。
かかる問題を解決するために、コンタクトホール３３内
にタングステン層３４を選択成長してコンタクトホール
３３をタングステンで埋め込んだ構造にし、しかる後に
配線層３５を形成する技術が開発された。かかる技術の
利点は、コンタクト抵抗を小に抑えることが可能になり
、また配線層３５の表面が平坦に形成され、それに応じ
て配線層３５の上の眉間絶縁膜、第２配線などが平坦な
表面をもって形成されうろことである。
にタングステン層３４を選択成長してコンタクトホール
３３をタングステンで埋め込んだ構造にし、しかる後に
配線層３５を形成する技術が開発された。かかる技術の
利点は、コンタクト抵抗を小に抑えることが可能になり
、また配線層３５の表面が平坦に形成され、それに応じ
て配線層３５の上の眉間絶縁膜、第２配線などが平坦な
表面をもって形成されうろことである。
シリコンの下地上にタングステンを成長する場合には、
第１図に示される装置を用い、加熱された基板に畦６ガ
スを吹き付ける。
第１図に示される装置を用い、加熱された基板に畦６ガ
スを吹き付ける。
ＷＦｓ ＋ ３／２ Ｓｉ−＋Ｗ＋ ３／２５ｉｐ、４
の還元反応を発生させる。５ｉＦ１は蒸発点が低いので
３００℃程度の温度で蒸発し、タングステンが基板上に
堆積する。
の還元反応を発生させる。５ｉＦ１は蒸発点が低いので
３００℃程度の温度で蒸発し、タングステンが基板上に
堆積する。
しかし、前記した反応の初期の段階においては５ｉＦ１
が形成されるにつれて下地のシリコンが侵食され（食い
込まれ）、堆積するタングステンの厚さはシリコン基板
の減少に一致した量となる。
が形成されるにつれて下地のシリコンが侵食され（食い
込まれ）、堆積するタングステンの厚さはシリコン基板
の減少に一致した量となる。
従来の方式では初期反応において、２００〜５００人の
タングステン膜が形成されるときに、基板は３００〜７
５０人侵食される。超ＬＳＩ （ＶＬＳＩ） ニおい
ては、シリコン基板のジャンクション（接合）が浅く形
成されるので、コンタクトホールにタングステンを選択
成長をなすとき、初期反応におけるシリコン基板の侵食
を小さく抑えることが要請されている。
タングステン膜が形成されるときに、基板は３００〜７
５０人侵食される。超ＬＳＩ （ＶＬＳＩ） ニおい
ては、シリコン基板のジャンクション（接合）が浅く形
成されるので、コンタクトホールにタングステンを選択
成長をなすとき、初期反応におけるシリコン基板の侵食
を小さく抑えることが要請されている。
本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、シリ
コン下地の上のタングステンなどの初期還元反応におい
て、シリコン基板の食い込みを抑制しうる気相成長方法
を提供することを目的とする。
コン下地の上のタングステンなどの初期還元反応におい
て、シリコン基板の食い込みを抑制しうる気相成長方法
を提供することを目的とする。
本発明は本発明の方法を実施する装置の断面図で、図中
、１１はチャンバ、１２は基板（例えばシリコンウェハ
）、１３はサセプタ、１４はヒータ、１５はガス供給部
、１６は排気管である。
、１１はチャンバ、１２は基板（例えばシリコンウェハ
）、１３はサセプタ、１４はヒータ、１５はガス供給部
、１６は排気管である。
本発明においては、タングステンの初期（第１段階）成
長を次の条件の下に行う。
長を次の条件の下に行う。
第１段階
圧カニ ０．１〜１．５ Ｔｏｒｒ
成長温度＝２６０〜４２０℃
Ｎ２流量： １０００ ｃｃ／ ５ｉｎＷＰ６流量：
２ｃｃ／ ｗｉｎ Ｎ２ ／Ｗｈ （流量比） ： ５０ＯＮ２流速
＝１０幡Ｃｎｌ／ｌｌｌ１ｎ 次いで、第２段階の成長を下記の条件の下に行う。
２ｃｃ／ ｗｉｎ Ｎ２ ／Ｗｈ （流量比） ： ５０ＯＮ２流速
＝１０幡Ｃｎｌ／ｌｌｌ１ｎ 次いで、第２段階の成長を下記の条件の下に行う。
第２段階
圧カニ １．５Ｔｏｒｒ
成長温度：２６０〜４２０℃
Ｈ２流Ｍｌ ： １０００ ｃｃ／５ｈｉｎＷＦ６流
量： ２ｃｃ／ｓ＋１ｎ Ｈ２／ＷＦｓ（流量比） ： ５００Ｈ２流速：１
０幡ｃ＋ｓ／ｓｉｎ 〔作用〕 本発明者の実験によると、畦６を用いるタングステンの
還元反応において、Ｎ２を使用すると２６０〜４２０℃
の範囲内で成長するタングステンの膜厚はほぼ５０人程
度に安定したものであり、さらに反応ガスの流速を１０
４ 〜１０′Ｉｃｍ／５ｈｉｎに保つとき成長するタン
グステンの膜も５０人のオーダーのものであり、従って
蒸発するＳｉｈによって侵食されるシリコン基板の深さ
は１００Å以下に抑えられるのである。
量： ２ｃｃ／ｓ＋１ｎ Ｈ２／ＷＦｓ（流量比） ： ５００Ｈ２流速：１
０幡ｃ＋ｓ／ｓｉｎ 〔作用〕 本発明者の実験によると、畦６を用いるタングステンの
還元反応において、Ｎ２を使用すると２６０〜４２０℃
の範囲内で成長するタングステンの膜厚はほぼ５０人程
度に安定したものであり、さらに反応ガスの流速を１０
４ 〜１０′Ｉｃｍ／５ｈｉｎに保つとき成長するタン
グステンの膜も５０人のオーダーのものであり、従って
蒸発するＳｉｈによって侵食されるシリコン基板の深さ
は１００Å以下に抑えられるのである。
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。
。
本発明者はＷＦ６を用いるタングステンの選択成長にお
いて、２段階成長を行う。第１段階の成長は、反応室（
チャンバ）内の圧力は０．１〜１．５Ｔｏｒｒとし、ソ
ースガスＷＦ６と共に供給する例えばＮ２ ＋ Ａｒ＋
Ｈｅなどに関して、成長するタングステンの膜厚と温
度との関係について実験をなし、第２図の線図に示され
る結果を得た。
いて、２段階成長を行う。第１段階の成長は、反応室（
チャンバ）内の圧力は０．１〜１．５Ｔｏｒｒとし、ソ
ースガスＷＦ６と共に供給する例えばＮ２ ＋ Ａｒ＋
Ｈｅなどに関して、成長するタングステンの膜厚と温
度との関係について実験をなし、第２図の線図に示され
る結果を得た。
第２図において横軸には温度を（’Ｃ）で、また縦軸に
は成長したタングステンの膜厚を〔人〕でとっり。この
実験結果から理解しうる如く、Ｎ２ガスを供給するとき
には、２６０℃〜４２０℃の範囲において、成長するタ
ングステンの膜厚は５０人程度ときわめて低（、かつ、
安定した値を示す。他方、Ａｒ、 Ｉｌｅを供給すると
きは、３５０℃のあたりからタングステンの膜厚はかな
り急に増大する。このことから、本発明者は、タングス
テンの初期成長（または初期の還元反応）には計６と共
にＮ２を供給し、温度を前記した２６０〜４２０℃の範
囲に設定した。
は成長したタングステンの膜厚を〔人〕でとっり。この
実験結果から理解しうる如く、Ｎ２ガスを供給するとき
には、２６０℃〜４２０℃の範囲において、成長するタ
ングステンの膜厚は５０人程度ときわめて低（、かつ、
安定した値を示す。他方、Ａｒ、 Ｉｌｅを供給すると
きは、３５０℃のあたりからタングステンの膜厚はかな
り急に増大する。このことから、本発明者は、タングス
テンの初期成長（または初期の還元反応）には計６と共
にＮ２を供給し、温度を前記した２６０〜４２０℃の範
囲に設定した。
次に、Ｎ２と畦６の流量比については、Ｎ２を１０２〜
１０４の範囲内で大量に供給すると良いこと、具体的に
はＮ２の流量は１０００ｃｃ／ ｍｉｎに、またＷＦ６
の流量は２ ｃｃ／ ｍｉｎに、従ってＮ２／ＷＦ＋；
の流量比を５００に設定すると好ましい結果が得られる
ことを確認した。当該流量比を１０２よりも小にすると
本発明の効果が得られず、また１０３よりも大にしても
さほど顕著な変化は認められない。
１０４の範囲内で大量に供給すると良いこと、具体的に
はＮ２の流量は１０００ｃｃ／ ｍｉｎに、またＷＦ６
の流量は２ ｃｃ／ ｍｉｎに、従ってＮ２／ＷＦ＋；
の流量比を５００に設定すると好ましい結果が得られる
ことを確認した。当該流量比を１０２よりも小にすると
本発明の効果が得られず、また１０３よりも大にしても
さほど顕著な変化は認められない。
前記のＮ２の流速について、本発明者は実験によって第
３図の線図に示される結果を得た。同図において、横軸
には流速をｃｎ＋／ｎ＋ｉｎでとり、縦軸には成長した
タングステンの膜厚を人でとった。
３図の線図に示される結果を得た。同図において、横軸
には流速をｃｎ＋／ｎ＋ｉｎでとり、縦軸には成長した
タングステンの膜厚を人でとった。
実験によると、流速が１０３よりも小であるとタングス
テンの膜厚が大であり、その分だけシリコン基板が侵食
されること、また流速が１０′Ｉｃｍ／ ｗｉｎ以上に
なるとタングステンＷの膜厚はほぼ一定した値であるこ
とが判明し、実用的に実施可能な流速は１０３〜１０４
ｃｍ／ｓｉｎであることが確かめられた。
テンの膜厚が大であり、その分だけシリコン基板が侵食
されること、また流速が１０′Ｉｃｍ／ ｗｉｎ以上に
なるとタングステンＷの膜厚はほぼ一定した値であるこ
とが判明し、実用的に実施可能な流速は１０３〜１０４
ｃｍ／ｓｉｎであることが確かめられた。
上記した方法で、すなわち、第１図の装置で初期段階に
おいてはガス供給部１５からＮ２＋ＷＦｓを０．１〜１
．５ Ｔｏｒｒのチャンバ１１内に供給し、ヒータ１４
によって３５０℃に加熱されたサセプタ１３上に載置さ
れた基板１２上に６〜１２秒かけて５０人程度のタング
ステンを初期成長した。この初期成長において、圧力を
高くするとシリコンとタングステンとの間の反応が大に
なる一方で、圧力を低（しすぎるとタングステンは不均
一に成長し部分的に下地のシリコンが露出するので好ま
しくない。
おいてはガス供給部１５からＮ２＋ＷＦｓを０．１〜１
．５ Ｔｏｒｒのチャンバ１１内に供給し、ヒータ１４
によって３５０℃に加熱されたサセプタ１３上に載置さ
れた基板１２上に６〜１２秒かけて５０人程度のタング
ステンを初期成長した。この初期成長において、圧力を
高くするとシリコンとタングステンとの間の反応が大に
なる一方で、圧力を低（しすぎるとタングステンは不均
一に成長し部分的に下地のシリコンが露出するので好ま
しくない。
しかる後に２段階成長として、Ｎ２に代えてＮ２を供給
し、通常の方法で 匈Ｆ６＋３Ｈ２→Ｗ＋６ＨＦ の反応を発生させ所望の厚さにタングステンを成長した
。なお、第２段階における成長条件は前記した如く、圧
カニ １．５Ｔｏｒｒ、成長温度：２６０〜４２０℃
、Ｎ２流量： １０００ｃｃ ／ｍｉｎ 、 ＷＦ６
流量：２ ｃｃ／ ｍｉｎ ％ Ｎ２ ／ ＷＦ６流
量比：５００、Ｎ２流速：１０″ｃｍ／ｍｉｎとした。
し、通常の方法で 匈Ｆ６＋３Ｈ２→Ｗ＋６ＨＦ の反応を発生させ所望の厚さにタングステンを成長した
。なお、第２段階における成長条件は前記した如く、圧
カニ １．５Ｔｏｒｒ、成長温度：２６０〜４２０℃
、Ｎ２流量： １０００ｃｃ ／ｍｉｎ 、 ＷＦ６
流量：２ ｃｃ／ ｍｉｎ ％ Ｎ２ ／ ＷＦ６流
量比：５００、Ｎ２流速：１０″ｃｍ／ｍｉｎとした。
以上述べてきたように本発明によれば、ＷＦ６を用いる
タングステンの初期成長において、Ｎ２を大量にかつ大
なる流速で供給することにより、■温度依存性がな（、
■シリコンが５ｉＦａとなって食い込まれるシリコンの
還元量が小さいきで浅い接合部に通し、■均一膜厚であ
り、表面が滑らかであるのでその後のプロセスでタング
ステンをさらに成長させるときに還元しやすくなる、な
どの効果がある。なお、以上はタングステンの成長につ
いて説明したが、本発明の通用範囲はその場合に限定さ
れるものではなく、ＴｉＣ１！４ 、 ＭＯα５などの
金属ハロゲン化物を用いるチタン（Ｔｉ）、モリブデン
（Ｍｏ）の成長の場合にも及ぶものである。
タングステンの初期成長において、Ｎ２を大量にかつ大
なる流速で供給することにより、■温度依存性がな（、
■シリコンが５ｉＦａとなって食い込まれるシリコンの
還元量が小さいきで浅い接合部に通し、■均一膜厚であ
り、表面が滑らかであるのでその後のプロセスでタング
ステンをさらに成長させるときに還元しやすくなる、な
どの効果がある。なお、以上はタングステンの成長につ
いて説明したが、本発明の通用範囲はその場合に限定さ
れるものではなく、ＴｉＣ１！４ 、 ＭＯα５などの
金属ハロゲン化物を用いるチタン（Ｔｉ）、モリブデン
（Ｍｏ）の成長の場合にも及ぶものである。
第１図は本発明実施例断面図、
第２図は成長温度と成長したタングステンの膜厚との関
係を示す線図、 第３図は反応ガスの流速と成長したタングステンの膜厚
との関係を示す線図、 第４図はコンタクトホールへのタングステンの選択成長
例を示す断面図である。 第１図と第４図において、 １１はチャンバ、 １２は基板、 １３はサセプタ、 １４はヒータ、 １５はガス供給部、 １６は排気管、 ３１はシリコン基板、 ３２は ＳｉＯ＋膜、 ３３はコンタクトホール、 ３４はタングステン層、 ３５は配線層である。 代理人 弁理士 久木元 彰 復代理人 弁理士 大 菅 義 之 冬＠ｅ月笑う瞼例よ午６７閏 第１図 第２区
係を示す線図、 第３図は反応ガスの流速と成長したタングステンの膜厚
との関係を示す線図、 第４図はコンタクトホールへのタングステンの選択成長
例を示す断面図である。 第１図と第４図において、 １１はチャンバ、 １２は基板、 １３はサセプタ、 １４はヒータ、 １５はガス供給部、 １６は排気管、 ３１はシリコン基板、 ３２は ＳｉＯ＋膜、 ３３はコンタクトホール、 ３４はタングステン層、 ３５は配線層である。 代理人 弁理士 久木元 彰 復代理人 弁理士 大 菅 義 之 冬＠ｅ月笑う瞼例よ午６７閏 第１図 第２区
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 シリコン下地（３１）上に高融点金属層（３４）を選択
的に化学気相成長法により成長するにおいて、初期成長
においてはソースガスに不活性ガスを加えて供給し、 反応室（１１）の圧力は０．１〜１．５Ｔｏｒｒ、成長
温度は２６０〜４２０℃、窒素とソースガスの流量比は
１０＾２〜１０＾３、前記ガスの流速は１０＾３〜１０
＾４ｃｍ／ｍｉｎの範囲内にそれぞれ設定して成長をな
すことを特徴とする気相成長法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61219219A JPS6376875A (ja) | 1986-09-19 | 1986-09-19 | 気相成長法 |
| KR1019870010222A KR910004008B1 (ko) | 1986-09-19 | 1987-09-15 | X선 투명 박막과 그의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61219219A JPS6376875A (ja) | 1986-09-19 | 1986-09-19 | 気相成長法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6376875A true JPS6376875A (ja) | 1988-04-07 |
Family
ID=16732067
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61219219A Pending JPS6376875A (ja) | 1986-09-19 | 1986-09-19 | 気相成長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6376875A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01181419A (ja) * | 1988-01-11 | 1989-07-19 | Fujitsu Ltd | 気相成長法 |
| JPH0390572A (ja) * | 1989-08-25 | 1991-04-16 | Applied Materials Inc | 半導体ウェーハ上へのタングステン層のｃｖｄ蒸着方法 |
| US5174825A (en) * | 1990-08-23 | 1992-12-29 | Texas Instruments Incorporated | Uniform gas distributor to a wafer |
| EP0840363A1 (en) * | 1996-10-31 | 1998-05-06 | Texas Instruments Incorporated | Method for fabricating a conductive diffusion barrier layer by PECVD |
-
1986
- 1986-09-19 JP JP61219219A patent/JPS6376875A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01181419A (ja) * | 1988-01-11 | 1989-07-19 | Fujitsu Ltd | 気相成長法 |
| JPH0390572A (ja) * | 1989-08-25 | 1991-04-16 | Applied Materials Inc | 半導体ウェーハ上へのタングステン層のｃｖｄ蒸着方法 |
| US5174825A (en) * | 1990-08-23 | 1992-12-29 | Texas Instruments Incorporated | Uniform gas distributor to a wafer |
| EP0840363A1 (en) * | 1996-10-31 | 1998-05-06 | Texas Instruments Incorporated | Method for fabricating a conductive diffusion barrier layer by PECVD |
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