JP2001015438A - 成膜方法及びその方法により成膜される膜 - Google Patents
成膜方法及びその方法により成膜される膜Info
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- H01L21/28061—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor the final conductor layer next to the insulator being silicon, e.g. polysilicon, with or without impurities the conductor comprising at least another non-silicon conductive layer the conductor comprising a metal or metal silicide formed by deposition, e.g. sputter deposition, i.e. without a silicidation reaction
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 膜の異常酸化、膜剥がれ及びクラックを低減
させることを可能とするハロゲン元素の濃度を低減させ
た金属膜又はシリサイド膜の成膜方法を提供することを
課題とする。 【解決手段】 堆積装置内にクリーニングガスを通過さ
せることによりクリーニングした後、２４時間以内に目
的とする金属膜又はシリサイド膜の原料を用いて空堆積
が行なわれた堆積装置により、ハロゲン元素の濃度を低
減させた金属膜又はシリサイド膜を成膜する成膜方法を
提供する。
させることを可能とするハロゲン元素の濃度を低減させ
た金属膜又はシリサイド膜の成膜方法を提供することを
課題とする。 【解決手段】 堆積装置内にクリーニングガスを通過さ
せることによりクリーニングした後、２４時間以内に目
的とする金属膜又はシリサイド膜の原料を用いて空堆積
が行なわれた堆積装置により、ハロゲン元素の濃度を低
減させた金属膜又はシリサイド膜を成膜する成膜方法を
提供する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハロゲン元素の濃
度を低減させた金属膜又はシリサイド膜の成膜方法及び
その方法により成膜された膜に関するものである。より
詳細には、所定の前処理が施された堆積装置により成膜
するハロゲン元素の濃度を低減させた金属膜又はシリサ
イド膜の成膜方法、及びその方法により成膜された膜に
関するものである。
度を低減させた金属膜又はシリサイド膜の成膜方法及び
その方法により成膜された膜に関するものである。より
詳細には、所定の前処理が施された堆積装置により成膜
するハロゲン元素の濃度を低減させた金属膜又はシリサ
イド膜の成膜方法、及びその方法により成膜された膜に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ハロゲ
ン元素を含む膜としては、例えば、トランジスタのゲー
ト電極（ＷＳｉ／ポリシリコンからなるポリサイド膜）
に用いられるＷＳｉ膜などが知られている。従来のＷＳ
ｉ膜の成膜方法により製造されたポリサイド膜では、Ｗ
Ｓｉ／ポリシリコン形成後の熱処理工程時にＷＳｉ−ポ
リシリコン界面部においてＷＳｉ膜中のフッ素に起因す
る酸化が起き易く、またＷＳｉ／ポリシリコンのエッチ
ング後にＷＳｉ膜の側面部において同様の酸化が起き易
いことが知られている。すなわち、ポリサイド膜を構成
するＷＳｉ膜は、一般にＳｉＨ4 ガスとＷＦ6 ガスとを
反応させて形成しているため、ＷＳｉ膜中にフッ素が存
在する。このＷＳｉ膜中のフッ素がポリサイド膜下に形
成されたゲート酸化膜のＳｉ−Ｏ結合を切断しＯ原子と
置換され、切り離されたＯ原子はゲート酸化膜上のポリ
シリコン膜と反応してＳｉＯX を形成し、ＷＳｉ−ポリ
シリコンの界面部またはＷＳｉ膜の側面部に酸化膜を形
成する（以下、異常酸化という）という問題があった。
ン元素を含む膜としては、例えば、トランジスタのゲー
ト電極（ＷＳｉ／ポリシリコンからなるポリサイド膜）
に用いられるＷＳｉ膜などが知られている。従来のＷＳ
ｉ膜の成膜方法により製造されたポリサイド膜では、Ｗ
Ｓｉ／ポリシリコン形成後の熱処理工程時にＷＳｉ−ポ
リシリコン界面部においてＷＳｉ膜中のフッ素に起因す
る酸化が起き易く、またＷＳｉ／ポリシリコンのエッチ
ング後にＷＳｉ膜の側面部において同様の酸化が起き易
いことが知られている。すなわち、ポリサイド膜を構成
するＷＳｉ膜は、一般にＳｉＨ4 ガスとＷＦ6 ガスとを
反応させて形成しているため、ＷＳｉ膜中にフッ素が存
在する。このＷＳｉ膜中のフッ素がポリサイド膜下に形
成されたゲート酸化膜のＳｉ−Ｏ結合を切断しＯ原子と
置換され、切り離されたＯ原子はゲート酸化膜上のポリ
シリコン膜と反応してＳｉＯX を形成し、ＷＳｉ−ポリ
シリコンの界面部またはＷＳｉ膜の側面部に酸化膜を形
成する（以下、異常酸化という）という問題があった。
【０００３】この問題に関して特開平９−２１３９４２
号公報では、ゲート酸化膜に窒素を導入することが提案
されている。これによれば、ゲート酸化膜に導入された
窒素がゲート酸化膜中のシリコンまたは酸素と強力に結
合するため、フッ素がゲート酸化膜のＳｉ−Ｏ結合を切
断できないことから、上記のような異常酸化を抑制でき
る。しかしながら、このような方法により形成されたＷ
Ｓｉ膜では、ゲート酸化膜以外の位置において異常酸化
を起こす可能性がある。
号公報では、ゲート酸化膜に窒素を導入することが提案
されている。これによれば、ゲート酸化膜に導入された
窒素がゲート酸化膜中のシリコンまたは酸素と強力に結
合するため、フッ素がゲート酸化膜のＳｉ−Ｏ結合を切
断できないことから、上記のような異常酸化を抑制でき
る。しかしながら、このような方法により形成されたＷ
Ｓｉ膜では、ゲート酸化膜以外の位置において異常酸化
を起こす可能性がある。
【０００４】また、ＷＳｉ／ポリシリコンからなるポリ
サイド膜の製造において、ＷＳｉ膜上及びその側面部
に、酸化保護膜としてＳｉＯ2 膜およびＳｉ3 Ｎ4 膜を
形成することにより、高温度下でのＷＳｉ膜の直接酸化
を防ぐ方法が提案されている。しかしながら、このよう
な方法においてもＷＳｉ／ポリシリコンをエッチングし
た後にＷＳｉ膜の側面部において異常酸化が起こってい
る。
サイド膜の製造において、ＷＳｉ膜上及びその側面部
に、酸化保護膜としてＳｉＯ2 膜およびＳｉ3 Ｎ4 膜を
形成することにより、高温度下でのＷＳｉ膜の直接酸化
を防ぐ方法が提案されている。しかしながら、このよう
な方法においてもＷＳｉ／ポリシリコンをエッチングし
た後にＷＳｉ膜の側面部において異常酸化が起こってい
る。
【０００５】また、特開平２−２１８１６４号公報で
は、ＷＳｉ膜のストレスに着目して、Ｐ−Ｓｉ3 Ｎ4 膜
をＷＳｉ／ポリシリコンからなるポリサイド膜上に堆積
させてＷＳｉ膜が有するストレスを相殺し、かつ、その
Ｐ−Ｓｉ3 Ｎ4 膜をマスクとしてポリサイド側面部を選
択的に酸化してサイドウォール膜を形成する方法が提案
されている。しかしながら、このような方法では、ＷＳ
ｉ膜のストレスの改善は図れるものの、ＷＳｉ膜のフッ
素濃度を制御していないので図３に示すようにポリサイ
ド側面部のＷＳｉ膜とサイドウォール酸化膜との界面１
０において異常酸化が起こる場合がある。
は、ＷＳｉ膜のストレスに着目して、Ｐ−Ｓｉ3 Ｎ4 膜
をＷＳｉ／ポリシリコンからなるポリサイド膜上に堆積
させてＷＳｉ膜が有するストレスを相殺し、かつ、その
Ｐ−Ｓｉ3 Ｎ4 膜をマスクとしてポリサイド側面部を選
択的に酸化してサイドウォール膜を形成する方法が提案
されている。しかしながら、このような方法では、ＷＳ
ｉ膜のストレスの改善は図れるものの、ＷＳｉ膜のフッ
素濃度を制御していないので図３に示すようにポリサイ
ド側面部のＷＳｉ膜とサイドウォール酸化膜との界面１
０において異常酸化が起こる場合がある。
【０００６】また、特開平８−１８６２５６号公報で
は、ＷＳｉ／ポリシリコンからなるポリサイド膜の上部
及び側面部にＳｉＯ2 膜及びＳｉ3 Ｎ4 膜等を形成し、
ＷＳｉ膜の膜剥がれを防止する方法が提案されている
（図４）。しかしながら、この方法では、ＳｉＯ2 膜を
形成する際に８００〜９００℃の高温で急激に熱処理し
た場合はＷＳｉ膜にクラックが発生する問題があった。
は、ＷＳｉ／ポリシリコンからなるポリサイド膜の上部
及び側面部にＳｉＯ2 膜及びＳｉ3 Ｎ4 膜等を形成し、
ＷＳｉ膜の膜剥がれを防止する方法が提案されている
（図４）。しかしながら、この方法では、ＳｉＯ2 膜を
形成する際に８００〜９００℃の高温で急激に熱処理し
た場合はＷＳｉ膜にクラックが発生する問題があった。
【０００７】上記従来のＷＳｉ膜の製造方法では、ＷＳ
ｉ膜の異常酸化、特に、ＷＳｉ／ポリシリコンからなる
ポリサイド膜を形成する際に、ＷＳｉ／ポリシリコンを
エッチングした後のＷＳｉ膜の側面部における異常酸化
又はＷＳｉ膜のクラック及び膜剥がれが依然として起こ
っているのが実情である。従って、本発明はこのような
問題に対して鑑みなされたものであり、膜の異常酸化、
膜剥がれおよびクラックを防止するハロゲン元素の濃度
を低減させた膜の成膜方法、及びその方法により得られ
る膜を提供することを目的とする。
ｉ膜の異常酸化、特に、ＷＳｉ／ポリシリコンからなる
ポリサイド膜を形成する際に、ＷＳｉ／ポリシリコンを
エッチングした後のＷＳｉ膜の側面部における異常酸化
又はＷＳｉ膜のクラック及び膜剥がれが依然として起こ
っているのが実情である。従って、本発明はこのような
問題に対して鑑みなされたものであり、膜の異常酸化、
膜剥がれおよびクラックを防止するハロゲン元素の濃度
を低減させた膜の成膜方法、及びその方法により得られ
る膜を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記問題を
解決するために、堆積装置の前処理の条件に着目した。
すなわち、通常、堆積装置は、堆積を行う前に前回の堆
積で使用したガスの残留物又はそれに起因するダストを
除去するために、堆積装置内にクリーニングガスを通過
させることによりクリーニングされたり、若しくはクリ
ーニングされた後、長時間減圧下におかれ、次いで空堆
積が行われたりしている。本発明者は、クリーニングさ
れた後、所定時間内に空堆積を行った堆積装置により膜
を成膜した場合は、膜中のハロゲン元素の濃度を効果的
に低減できることを意外にも見出し、本発明を完成する
に到った。
解決するために、堆積装置の前処理の条件に着目した。
すなわち、通常、堆積装置は、堆積を行う前に前回の堆
積で使用したガスの残留物又はそれに起因するダストを
除去するために、堆積装置内にクリーニングガスを通過
させることによりクリーニングされたり、若しくはクリ
ーニングされた後、長時間減圧下におかれ、次いで空堆
積が行われたりしている。本発明者は、クリーニングさ
れた後、所定時間内に空堆積を行った堆積装置により膜
を成膜した場合は、膜中のハロゲン元素の濃度を効果的
に低減できることを意外にも見出し、本発明を完成する
に到った。
【０００９】かくして、本発明によれば、堆積装置内に
クリーニングガスを通過させることによりクリーニング
した後、２４時間以内に目的とする金属膜又はシリサイ
ド膜の原料を用いて空堆積を行った堆積装置により、ハ
ロゲン元素の濃度を低減させた金属膜又はシリサイド膜
を成膜することを特徴とする成膜方法が提供される。ま
た、上記方法で成膜することにより、Ｆ濃度が４×１０
16ａｔｍｓ／ｃｍ3以下に低減されてなるＷＳｉ膜が提
供される。
クリーニングガスを通過させることによりクリーニング
した後、２４時間以内に目的とする金属膜又はシリサイ
ド膜の原料を用いて空堆積を行った堆積装置により、ハ
ロゲン元素の濃度を低減させた金属膜又はシリサイド膜
を成膜することを特徴とする成膜方法が提供される。ま
た、上記方法で成膜することにより、Ｆ濃度が４×１０
16ａｔｍｓ／ｃｍ3以下に低減されてなるＷＳｉ膜が提
供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の方法によれば、ハロゲン
元素の濃度を低減させた金属膜又はシリサイド膜は、堆
積装置内にクリーニングガスを通過させることによりク
リーニングした後、２４時間以内に目的とする金属膜又
はシリサイド膜の原料を用いて空堆積を行った堆積装置
により成膜される。
元素の濃度を低減させた金属膜又はシリサイド膜は、堆
積装置内にクリーニングガスを通過させることによりク
リーニングした後、２４時間以内に目的とする金属膜又
はシリサイド膜の原料を用いて空堆積を行った堆積装置
により成膜される。
【００１１】堆積装置は、目的とする金属膜又はシリサ
イド膜の形成方法、例えばスパッタ法、常圧ＣＶＤ法、
ＬＰＣＶＤ法等の公知の方法にあわせて、それぞれの方
法に従った堆積装置を用いることができる。堆積装置の
クリーニングは、堆積装置内にクリーニングガスを通過
させることにより行われ、このクリーニングガスにより
堆積装置内壁に残る残留ガス及びガスに起因するダスト
が取り除かれる。
イド膜の形成方法、例えばスパッタ法、常圧ＣＶＤ法、
ＬＰＣＶＤ法等の公知の方法にあわせて、それぞれの方
法に従った堆積装置を用いることができる。堆積装置の
クリーニングは、堆積装置内にクリーニングガスを通過
させることにより行われ、このクリーニングガスにより
堆積装置内壁に残る残留ガス及びガスに起因するダスト
が取り除かれる。
【００１２】クリーニングガスとしては、通常、堆積装
置のクリーニングに用いられるガスであれば特に限定さ
れないが、例えば、ＮＦ3 やＮ2 、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、
Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎ等の不活性ガスが挙げられ、それぞれ
単独で若しくは組み合わせて用いることができる。ま
た、クリーニングガスの流入速度は、例えば、２００〜
２０００ｃｃ／分が挙げられる。また、クリーニング時
間は、例えば、４〜４０分間が挙げられる。
置のクリーニングに用いられるガスであれば特に限定さ
れないが、例えば、ＮＦ3 やＮ2 、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、
Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎ等の不活性ガスが挙げられ、それぞれ
単独で若しくは組み合わせて用いることができる。ま
た、クリーニングガスの流入速度は、例えば、２００〜
２０００ｃｃ／分が挙げられる。また、クリーニング時
間は、例えば、４〜４０分間が挙げられる。
【００１３】本発明でいう空堆積とは、膜を堆積させる
目的の試料を堆積装置内に入れずに、膜を堆積するとき
と同様の条件で堆積装置を作動させることである。空堆
積は、公知の方法、例えば、スパッタ法、常圧ＣＶＤ
法、ＬＰＣＶＤ法等で行うことができ、その条件として
は、使用される堆積装置の種類及び目的とする膜の種類
により適宜調節できる。この空堆積により堆積装置内壁
が目的とする金属膜又はシリサイド膜でコーティングさ
れることとなる。
目的の試料を堆積装置内に入れずに、膜を堆積するとき
と同様の条件で堆積装置を作動させることである。空堆
積は、公知の方法、例えば、スパッタ法、常圧ＣＶＤ
法、ＬＰＣＶＤ法等で行うことができ、その条件として
は、使用される堆積装置の種類及び目的とする膜の種類
により適宜調節できる。この空堆積により堆積装置内壁
が目的とする金属膜又はシリサイド膜でコーティングさ
れることとなる。
【００１４】本発明の方法によれば、空堆積は、堆積装
置のクリーニング後、２４時間以内に行われ、１時間以
内に行われるのが好ましい。２４時間を超える場合は、
成膜される膜中のハロゲン元素の濃度が高くなってしま
い、高温度下で異常酸化が起こってしまう。また、例え
ば、ＷＳｉ膜をポリシリコン膜上に成膜した場合は、ポ
リシリコン−ＷＳｉの界面部及びＷＳｉ膜の側面部に異
常酸化が起こってしまう。また、これらの膜は、熱処理
後に膜剥がれを起こす可能性が高くなる。
置のクリーニング後、２４時間以内に行われ、１時間以
内に行われるのが好ましい。２４時間を超える場合は、
成膜される膜中のハロゲン元素の濃度が高くなってしま
い、高温度下で異常酸化が起こってしまう。また、例え
ば、ＷＳｉ膜をポリシリコン膜上に成膜した場合は、ポ
リシリコン−ＷＳｉの界面部及びＷＳｉ膜の側面部に異
常酸化が起こってしまう。また、これらの膜は、熱処理
後に膜剥がれを起こす可能性が高くなる。
【００１５】本発明の方法によれば、金属膜又はシリサ
イド膜の成膜は、空堆積と同様の方法で行うことができ
る。その成膜条件は、使用される堆積装置の種類及び目
的とする膜の種類により適宜調節できる。
イド膜の成膜は、空堆積と同様の方法で行うことができ
る。その成膜条件は、使用される堆積装置の種類及び目
的とする膜の種類により適宜調節できる。
【００１６】本発明により成膜されるハロゲン元素の濃
度を低減させた金属膜又はシリサイド膜としては、原料
ガスにハロゲン原子を含むガスを用いて成膜された膜で
あれば特に限定されないが、例えば、ＷＳｉ膜、チタン
膜、窒化チタン膜、ＭｏＳｉ膜などが挙げられる。
度を低減させた金属膜又はシリサイド膜としては、原料
ガスにハロゲン原子を含むガスを用いて成膜された膜で
あれば特に限定されないが、例えば、ＷＳｉ膜、チタン
膜、窒化チタン膜、ＭｏＳｉ膜などが挙げられる。
【００１７】成膜に用いられるガスとしては、目的とす
る膜により適宜選択されるが、例えば、ＷＳｉ膜を成膜
する場合は、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 、ＳｉＨ4 、ＷＦ6 等が挙
げられる。また、チタン膜を成膜する場合は、ＴｉＣｌ
4 等が挙げられる。また、窒化チタン膜を成膜する場合
は、ＴｉＣｌ4 、Ｎ2 （ＮＨ3 ）等が挙げられる。ま
た、ＭｏＳｉ膜を形成する場合は、ＭｏＣｌ5 、ＳｉＣ
ｌ4 等が挙げられる。本発明の方法で成膜されるＷＳｉ
膜は、低いフッ素濃度を有するが、４×１０ 16ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3 以下のフッ素濃度を有することが好ましい。
なお、ＷＳｉ膜のＷ／Ｓｉ組成比は、特に限定されない
が、２．５〜２．６が好ましい。
る膜により適宜選択されるが、例えば、ＷＳｉ膜を成膜
する場合は、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 、ＳｉＨ4 、ＷＦ6 等が挙
げられる。また、チタン膜を成膜する場合は、ＴｉＣｌ
4 等が挙げられる。また、窒化チタン膜を成膜する場合
は、ＴｉＣｌ4 、Ｎ2 （ＮＨ3 ）等が挙げられる。ま
た、ＭｏＳｉ膜を形成する場合は、ＭｏＣｌ5 、ＳｉＣ
ｌ4 等が挙げられる。本発明の方法で成膜されるＷＳｉ
膜は、低いフッ素濃度を有するが、４×１０ 16ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3 以下のフッ素濃度を有することが好ましい。
なお、ＷＳｉ膜のＷ／Ｓｉ組成比は、特に限定されない
が、２．５〜２．６が好ましい。
【００１８】本発明の方法により成膜したＷＳｉ膜に
は、通常、アニールが行われる。アニールは、公知の方
法により行われ、その方法としては、例えば、電気炉ア
ニール、レーザーアニール、ランプアニール法等が挙げ
られる。
は、通常、アニールが行われる。アニールは、公知の方
法により行われ、その方法としては、例えば、電気炉ア
ニール、レーザーアニール、ランプアニール法等が挙げ
られる。
【００１９】本発明の方法によれば、このような従来の
アニールに代わって、ＷＳｉ膜上に所定の堆積温度下で
酸化膜を形成し、さらに該酸化膜上に前記堆積温度より
も高い堆積温度下で窒化膜を形成することによりＷＳｉ
膜をアニールすることもできる。ここでいう所定の堆積
温度とは、通常酸化膜を形成するときに設定される温度
のことをいい、ＷＳｉ膜にクラックを生じさせない程度
の温度のことである。そのような温度としては、例えば
３５０〜５００℃が挙げられ、３８０〜４５０℃が好ま
しい。
アニールに代わって、ＷＳｉ膜上に所定の堆積温度下で
酸化膜を形成し、さらに該酸化膜上に前記堆積温度より
も高い堆積温度下で窒化膜を形成することによりＷＳｉ
膜をアニールすることもできる。ここでいう所定の堆積
温度とは、通常酸化膜を形成するときに設定される温度
のことをいい、ＷＳｉ膜にクラックを生じさせない程度
の温度のことである。そのような温度としては、例えば
３５０〜５００℃が挙げられ、３８０〜４５０℃が好ま
しい。
【００２０】酸化膜の形成方法は特に限定されず、公知
の方法、例えばスパッタ法、常圧ＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ
法、熱酸化法、ＳＯＧ（ｓｐｉｎ ｏｎ ｇｌａｓｓ）
法等により形成される。酸化膜を形成する際に使用され
るガスとしては、ＴＥＯＳ〔Ｓｉ（Ｃ2 Ｈ5 Ｏ）4 〕、
ＳｉＣｌ4 、Ｏ2 等が挙げられるが、中でもＴＥＯＳが
好ましい。
の方法、例えばスパッタ法、常圧ＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ
法、熱酸化法、ＳＯＧ（ｓｐｉｎ ｏｎ ｇｌａｓｓ）
法等により形成される。酸化膜を形成する際に使用され
るガスとしては、ＴＥＯＳ〔Ｓｉ（Ｃ2 Ｈ5 Ｏ）4 〕、
ＳｉＣｌ4 、Ｏ2 等が挙げられるが、中でもＴＥＯＳが
好ましい。
【００２１】窒化膜は、酸化膜の堆積温度よりも高い堆
積温度で形成され、その温度は、例えば、６５０〜８５
０℃が挙げられ、７００〜８００℃が好ましい。窒化膜
の形成方法は、特に限定されず、公知の方法、例えば常
圧ＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法等により形成される。ここで
窒化膜を形成する際に使用されるガスとしては、ＳｉＨ
2 Ｃｌ2 、ＳｉＣｌ4 、ＳｉＨ4 、ＮＨ3 等が挙げられ
るが、中でもＳｉＨ2 Ｃｌ2 及びＮＨ3を併用すること
が好ましい。なお、窒化膜を形成する前に、酸化膜表面
上の不純物及び酸化膜中の水分をポンプアウトさせるこ
とにより除去し、酸化膜を緻密化してもよい。
積温度で形成され、その温度は、例えば、６５０〜８５
０℃が挙げられ、７００〜８００℃が好ましい。窒化膜
の形成方法は、特に限定されず、公知の方法、例えば常
圧ＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法等により形成される。ここで
窒化膜を形成する際に使用されるガスとしては、ＳｉＨ
2 Ｃｌ2 、ＳｉＣｌ4 、ＳｉＨ4 、ＮＨ3 等が挙げられ
るが、中でもＳｉＨ2 Ｃｌ2 及びＮＨ3を併用すること
が好ましい。なお、窒化膜を形成する前に、酸化膜表面
上の不純物及び酸化膜中の水分をポンプアウトさせるこ
とにより除去し、酸化膜を緻密化してもよい。
【００２２】上記のように、酸化膜を所定の堆積温度下
で形成し、窒化膜を前記堆積温度よりも高い温度下で形
成しているので、ＷＳｉ膜はアニールされたこととな
り、ＷＳｉ膜が結晶化されたこととなる。また、本発明
の成膜方法によりＷＳｉ膜を形成した後、ＷＳｉ膜の側
面部に酸化保護膜を形成してもよい。
で形成し、窒化膜を前記堆積温度よりも高い温度下で形
成しているので、ＷＳｉ膜はアニールされたこととな
り、ＷＳｉ膜が結晶化されたこととなる。また、本発明
の成膜方法によりＷＳｉ膜を形成した後、ＷＳｉ膜の側
面部に酸化保護膜を形成してもよい。
【００２３】
【実施例】以下、本発明の一実施例として、ＷＳｉ／ポ
リシリコンからなるポリサイド膜におけるＷＳｉ膜の成
膜工程について図面に基づいて説明するが、本発明はこ
れにより限定されるものではない。
リシリコンからなるポリサイド膜におけるＷＳｉ膜の成
膜工程について図面に基づいて説明するが、本発明はこ
れにより限定されるものではない。
【００２４】まず、図１（ａ）に示すように、Ｓｉ基板
１上に膜厚７ｎｍのゲート酸化膜２を形成し、ゲート酸
化膜２上に膜厚１００ｎｍのポリシリコン膜３をＬＰＣ
ＶＤ法により堆積温度６２０℃、堆積圧力４０Ｐａ、Ｓ
ｉＨ4 ４００ｓｃｃｍのガスを用いて形成する。次いで
ポリシリコン膜３の全面に不純物３１Ｐ＋をエネルギー
２０ｋｅＶ、ドーズ３×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 で注
入し、その後ポリシリコン膜３をＮ2 ガス雰囲気下、８
００℃で３０分間アニールすることによりポリシリコン
膜３にドーピングされた不純物を活性化させる。このア
ニールでポリシリコン膜３上に成長した酸化膜を希ＨＦ
により除去し、次いでポリシリコン膜３上にＷ／Ｓｉ組
成比が２．５〜２．６である膜厚１００ｎｍのＷＳｉ膜
４をフッ素不純物濃度が４×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
以下となるように製造する。
１上に膜厚７ｎｍのゲート酸化膜２を形成し、ゲート酸
化膜２上に膜厚１００ｎｍのポリシリコン膜３をＬＰＣ
ＶＤ法により堆積温度６２０℃、堆積圧力４０Ｐａ、Ｓ
ｉＨ4 ４００ｓｃｃｍのガスを用いて形成する。次いで
ポリシリコン膜３の全面に不純物３１Ｐ＋をエネルギー
２０ｋｅＶ、ドーズ３×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 で注
入し、その後ポリシリコン膜３をＮ2 ガス雰囲気下、８
００℃で３０分間アニールすることによりポリシリコン
膜３にドーピングされた不純物を活性化させる。このア
ニールでポリシリコン膜３上に成長した酸化膜を希ＨＦ
により除去し、次いでポリシリコン膜３上にＷ／Ｓｉ組
成比が２．５〜２．６である膜厚１００ｎｍのＷＳｉ膜
４をフッ素不純物濃度が４×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3
以下となるように製造する。
【００２５】ここでは、ＷＳｉ膜を常圧ＣＶＤ法により
形成するので、堆積装置は常圧ＣＶＤ法に用いられる装
置が使用される。この堆積装置のチャンバー内壁に付着
した金属はダストの原因となるので、先ず、堆積装置の
チャンバー内壁を減圧下でＮＦ3 ガスによりクリーニン
グする。このときの圧力は４００Ｐａで、ＮＦ3 ガス
を、流入速度２００ｃｃ／分で、２０分間続けてチャン
バー内を通過させる。
形成するので、堆積装置は常圧ＣＶＤ法に用いられる装
置が使用される。この堆積装置のチャンバー内壁に付着
した金属はダストの原因となるので、先ず、堆積装置の
チャンバー内壁を減圧下でＮＦ3 ガスによりクリーニン
グする。このときの圧力は４００Ｐａで、ＮＦ3 ガス
を、流入速度２００ｃｃ／分で、２０分間続けてチャン
バー内を通過させる。
【００２６】続いて、クリーニングが行われてから１時
間以内に、温度５５０℃、圧力１６０Ｐａ、ＷＦ
6 （３．５ｃｃ／分）、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 （１７５ｃｃ／
分）ガスで、５分間空堆積を行うことによりチャンバー
内壁にＷＳｉをコーティングする。次に、ポリシリコン
が形成された半導体基板を堆積装置に入れ、堆積温度５
５０℃、堆積圧力１６０Ｐａで、ＳｉＨ2 Ｃ１2 １７５
ｓｃｃｍ、ＷＦ6 ３．５ｓｃｃｍ、Ａｒ８２５ｓｃｃｍ
を用いてポリシリコン膜３上にＷＳｉ膜４を成膜する。
間以内に、温度５５０℃、圧力１６０Ｐａ、ＷＦ
6 （３．５ｃｃ／分）、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 （１７５ｃｃ／
分）ガスで、５分間空堆積を行うことによりチャンバー
内壁にＷＳｉをコーティングする。次に、ポリシリコン
が形成された半導体基板を堆積装置に入れ、堆積温度５
５０℃、堆積圧力１６０Ｐａで、ＳｉＨ2 Ｃ１2 １７５
ｓｃｃｍ、ＷＦ6 ３．５ｓｃｃｍ、Ａｒ８２５ｓｃｃｍ
を用いてポリシリコン膜３上にＷＳｉ膜４を成膜する。
【００２７】次に、常圧ＣＶＤ法により、ＷＳｉ膜４上
に膜厚５０ｎｍのＳｉＯ2 膜５を堆積温度４００℃、堆
積圧力４６００Ｐａで、ＴＥＯＳ２５０ｍｇ、Ｏ3 濃度
４ｗｔ％、Ｏ3 ／Ｏ2 ５０００ｓｃｃｍを用いて形成す
る。次に、ＳｉＯ2 膜５表面上の不純物及びＳｉＯ2 膜
５中の水分をポンプアウトして取り除くことによりＳｉ
Ｏ2 膜５を緻密化する。
に膜厚５０ｎｍのＳｉＯ2 膜５を堆積温度４００℃、堆
積圧力４６００Ｐａで、ＴＥＯＳ２５０ｍｇ、Ｏ3 濃度
４ｗｔ％、Ｏ3 ／Ｏ2 ５０００ｓｃｃｍを用いて形成す
る。次に、ＳｉＯ2 膜５表面上の不純物及びＳｉＯ2 膜
５中の水分をポンプアウトして取り除くことによりＳｉ
Ｏ2 膜５を緻密化する。
【００２８】次に、ＬＰＣＶＤ法により、ＳｉＯ2 膜５
上に膜厚２００ｎｍのＳｉ3 Ｎ4 膜６を堆積温度７７０
℃、堆積圧力２０Ｐａで、ＮＨ3 ５４０ｓｃｃｍ、Ｓｉ
Ｈ2Ｃｌ2 ７２ｓｃｃｍを用いて形成する。上記のよう
に、ＷＳｉ膜４は、ＳｉＯ2 膜５を形成する際に４００
℃に加熱され、更にＳｉ3 Ｎ4 膜６を形成する際に７７
０℃に加熱されているので、アニールされたこととな
る。
上に膜厚２００ｎｍのＳｉ3 Ｎ4 膜６を堆積温度７７０
℃、堆積圧力２０Ｐａで、ＮＨ3 ５４０ｓｃｃｍ、Ｓｉ
Ｈ2Ｃｌ2 ７２ｓｃｃｍを用いて形成する。上記のよう
に、ＷＳｉ膜４は、ＳｉＯ2 膜５を形成する際に４００
℃に加熱され、更にＳｉ3 Ｎ4 膜６を形成する際に７７
０℃に加熱されているので、アニールされたこととな
る。
【００２９】次に、フォトリソグラフィによりＳｉ3 Ｎ
4 ／ＳｉＯ2 ／ＷＳｉ／ポリシリコンが幅０．３０μｍ
のライン状となるようにＳｉ3 Ｎ4 膜上にレジストパタ
ーンを形成し、ドライエッチング法よりＳｉ3 Ｎ4 、Ｓ
ｉＯ2 、ＷＳｉ、ポリシリコン膜をそれぞれエッチング
する〔図１（ｂ）〕。次に、ＷＳｉ／ポリシリコンの側
面部に、膜厚１０ｎｍの酸化保護膜７を、堆積温度９０
０℃、所要時間６０分、Ｏ2 １５ｌ／分を用いて形成す
る〔図１（ｃ）〕。
4 ／ＳｉＯ2 ／ＷＳｉ／ポリシリコンが幅０．３０μｍ
のライン状となるようにＳｉ3 Ｎ4 膜上にレジストパタ
ーンを形成し、ドライエッチング法よりＳｉ3 Ｎ4 、Ｓ
ｉＯ2 、ＷＳｉ、ポリシリコン膜をそれぞれエッチング
する〔図１（ｂ）〕。次に、ＷＳｉ／ポリシリコンの側
面部に、膜厚１０ｎｍの酸化保護膜７を、堆積温度９０
０℃、所要時間６０分、Ｏ2 １５ｌ／分を用いて形成す
る〔図１（ｃ）〕。
【００３０】次に、ＬＤＤ構造のトランジスタを製造す
るため、ゲート電極が形成された半導体基板上全面に、
膜厚１００ｎｍのＳｉ3 Ｎ4 膜８をＬＰＣＶＤ法によ
り、堆積温度７７０℃、堆積圧力２０Ｐａで、ＮＨ3 ５
４０ｓｃｃｍ、ＳｉＨ2 Ｃｌ2７２ｓｃｃｍを用いて形
成し〔図１（ｄ）〕、次に、ドライエッチング法により
Ｓｉ3 Ｎ4 膜８全面をエッチバックし、ポリサイド側面
にＳｉ3 Ｎ4 からなるサイドウォール膜９（側壁膜厚１
００ｎｍ）を形成する〔図１（ｅ）〕。ＷＳｉ−ポリシ
リコン界面部及びＷＳｉ膜の側面部における異常酸化の
有無はＳＥＭ検査を行うことにより確認できる。この実
施例では、ＷＳｉ／ポリシリコンの側面部に酸化保護膜
７を形成した後、ＳＥＭ検査を行った。その結果、ＷＳ
ｉ−ポリシリコンの界面部及びＷＳｉ膜４の側面部にお
ける異常酸化の存在は認められなかった。この実施例の
方法によれば、主として所定の前処理が施された堆積装
置でＷＳｉ膜を形成し、ＷＳｉ膜中のフッ素濃度を一定
濃度以下にすることで、ＷＳｉ−ポリシリコンの界面部
及びＷＳｉ膜４の側面部における異常酸化を防ぎ、ＷＳ
ｉ膜の膜剥がれやクラックを防ぐことができる。表１に
おいて、ＷＳｉ膜中のフッ素濃度とＷＳｉ膜における異
常酸化膜の有無との関係を表した。
るため、ゲート電極が形成された半導体基板上全面に、
膜厚１００ｎｍのＳｉ3 Ｎ4 膜８をＬＰＣＶＤ法によ
り、堆積温度７７０℃、堆積圧力２０Ｐａで、ＮＨ3 ５
４０ｓｃｃｍ、ＳｉＨ2 Ｃｌ2７２ｓｃｃｍを用いて形
成し〔図１（ｄ）〕、次に、ドライエッチング法により
Ｓｉ3 Ｎ4 膜８全面をエッチバックし、ポリサイド側面
にＳｉ3 Ｎ4 からなるサイドウォール膜９（側壁膜厚１
００ｎｍ）を形成する〔図１（ｅ）〕。ＷＳｉ−ポリシ
リコン界面部及びＷＳｉ膜の側面部における異常酸化の
有無はＳＥＭ検査を行うことにより確認できる。この実
施例では、ＷＳｉ／ポリシリコンの側面部に酸化保護膜
７を形成した後、ＳＥＭ検査を行った。その結果、ＷＳ
ｉ−ポリシリコンの界面部及びＷＳｉ膜４の側面部にお
ける異常酸化の存在は認められなかった。この実施例の
方法によれば、主として所定の前処理が施された堆積装
置でＷＳｉ膜を形成し、ＷＳｉ膜中のフッ素濃度を一定
濃度以下にすることで、ＷＳｉ−ポリシリコンの界面部
及びＷＳｉ膜４の側面部における異常酸化を防ぎ、ＷＳ
ｉ膜の膜剥がれやクラックを防ぐことができる。表１に
おいて、ＷＳｉ膜中のフッ素濃度とＷＳｉ膜における異
常酸化膜の有無との関係を表した。
【表１】
【００３１】表１から、ＷＳｉ膜のＦ濃度が４×１０16
ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 であるとＷＳｉ膜に異常酸化が認め
られないことが分かる。
ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 であるとＷＳｉ膜に異常酸化が認め
られないことが分かる。
【００３２】
【発明の効果】本発明の成膜方法によれば、ハロゲン元
素の濃度を低減させた金属膜又はシリサイド膜を成膜す
ることができ、膜の異常酸化、膜剥がれ及びクラックを
低減することが可能となる。これにより、安定した膜の
形成が可能となる。
素の濃度を低減させた金属膜又はシリサイド膜を成膜す
ることができ、膜の異常酸化、膜剥がれ及びクラックを
低減することが可能となる。これにより、安定した膜の
形成が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を用いたポリサイド膜の製造工程
図である。
図である。
【図２】本発明の方法を用いて製造されたポリサイド膜
の断面図である。
の断面図である。
【図３】従来の方法で製造されたポリサイド膜の断面図
である。
である。
【図４】従来の方法で製造されたポリサイド膜の断面図
である。
である。
１：Ｓｉ基板 ２：ゲート酸化膜 ３：ポリシリコン膜 ４：ＷＳｉ膜 ５：ＳｉＯ2 膜 ６：Ｓｉ3 Ｎ4 膜 ７：酸化保護膜 ８：Ｓｉ3 Ｎ4 膜 ９：サイドウォール膜 １０：異常酸化
Claims (5)
- 【請求項１】 堆積装置内にクリーニングガスを通過さ
せることによりクリーニングした後、２４時間以内に目
的とする金属膜又はシリサイド膜の原料を用いて空堆積
を行った堆積装置により、ハロゲン元素の濃度を低減さ
せた金属膜又はシリサイド膜を成膜することを特徴とす
る成膜方法。 - 【請求項２】 目的とする金属膜又はシリサイド膜が、
ＷＳｉ膜である請求項１に記載の成膜方法。 - 【請求項３】 ＷＳｉ膜を成膜した後、さらに、ＷＳｉ
膜上に酸化膜を所定の堆積温度下で形成し、続いて該酸
化膜上に窒化膜を前記堆積温度よりも高い堆積温度下で
形成することでＷＳｉ膜をアニールする請求項２に記載
の成膜方法。 - 【請求項４】 酸化膜を堆積温度３８０〜４５０℃で、
ＴＥＯＳを用いて形成し、窒化膜を堆積温度７００〜８
００℃で、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 及びＮＨ3 ガスを用いて形成
する請求項３に記載の成膜方法。 - 【請求項５】 請求項２〜４のいずれかに記載の方法で
成膜することにより、Ｆ濃度が４×１０16ａｔｍｓ／ｃ
ｍ3 以下に低減されてなるＷＳｉ膜。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18920199A JP3562997B2 (ja) | 1999-07-02 | 1999-07-02 | 成膜方法 |
| US09/589,455 US6346483B1 (en) | 1999-07-02 | 2000-06-08 | Film forming method and film formed by the method |
| KR10-2000-0032412A KR100372046B1 (ko) | 1999-07-02 | 2000-06-13 | 막의 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조된 막 |
| TW089111496A TW490711B (en) | 1999-07-02 | 2000-06-13 | Film forming method and film formed by the method |
Applications Claiming Priority (1)
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