JP2506451B2 - 化学気相成長装置及び化学気相成長法 - Google Patents
化学気相成長装置及び化学気相成長法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 化学気相成長装置及び化学気相成長法に関し、 良好な選択性を損なうことなく10-3Torr以下の低圧力
下の成長でも十分な成長速度を得ることができる化学気
相成長装置を提供することを目的とし、 成長圧力を10-3Torr以下にして化学気相成長法により
メタル層または半導体層を形成する化学気相成長装置に
おいて、被成長物に原料ガスを照射する少なくとも１個
以上のガスノズルと、該ガスノズルに設けられ、該被成
長物から該原料ガス分子の平均自由工程の半分以下の距
離離れた位置に配置され、かつ該原料ガスを反射するガ
ス反射板とを有するように構成し、又は、メタル層また
は半導体層を形成する化学気相成長法において、成長圧
力を10-3Torr以下とし、かつ気相成長は、温度範囲を20
0℃〜300℃とするシリコン還元反応による工程を含むよ
うに構成する。
下の成長でも十分な成長速度を得ることができる化学気
相成長装置を提供することを目的とし、 成長圧力を10-3Torr以下にして化学気相成長法により
メタル層または半導体層を形成する化学気相成長装置に
おいて、被成長物に原料ガスを照射する少なくとも１個
以上のガスノズルと、該ガスノズルに設けられ、該被成
長物から該原料ガス分子の平均自由工程の半分以下の距
離離れた位置に配置され、かつ該原料ガスを反射するガ
ス反射板とを有するように構成し、又は、メタル層また
は半導体層を形成する化学気相成長法において、成長圧
力を10-3Torr以下とし、かつ気相成長は、温度範囲を20
0℃〜300℃とするシリコン還元反応による工程を含むよ
うに構成する。
本発明は、化学気相成長装置及び化学気相成長法に係
り、絶縁膜上に例えばタングステン（Ｗ）を成長させず
に、メタル層あるいはシリコン層上のみにタングステン
を成長させるいわゆる選択CVD−Ｗ成長に適用すること
ができる化学気相成長装置及び化学気相成長法に関す
る。
り、絶縁膜上に例えばタングステン（Ｗ）を成長させず
に、メタル層あるいはシリコン層上のみにタングステン
を成長させるいわゆる選択CVD−Ｗ成長に適用すること
ができる化学気相成長装置及び化学気相成長法に関す
る。
従来、半導体やメタルの選択成長において、化学気相
成長装置としては抵抗加熱を用いたものが主流となって
いたが、選択成長する際、ウエハを加熱するためのヒー
タ表面等に副生成物等が生じて付着し易く選択成長が崩
れてしまうことがあるため、現在ではIR（赤外）照射加
熱による方法が広く用いられているが、将来プロセスの
低温化を考えると低温度領域でも特に温度分布を安定に
採れる抵抗加熱による方法が必要となってくると思われ
る。
成長装置としては抵抗加熱を用いたものが主流となって
いたが、選択成長する際、ウエハを加熱するためのヒー
タ表面等に副生成物等が生じて付着し易く選択成長が崩
れてしまうことがあるため、現在ではIR（赤外）照射加
熱による方法が広く用いられているが、将来プロセスの
低温化を考えると低温度領域でも特に温度分布を安定に
採れる抵抗加熱による方法が必要となってくると思われ
る。
なお、IR照射加熱による方法が広く用いられているの
は、サセプタ等を直接加熱することなくウエハだけを選
択的に効率良く加熱することを容易に行うことができる
からである。
は、サセプタ等を直接加熱することなくウエハだけを選
択的に効率良く加熱することを容易に行うことができる
からである。
第５図は従来の化学気相成長装置の概略を示す図であ
る。
る。
この図において、31はシャワー、32は排気口、33は例
えばSiからなるウエハ、34は例えば石英からなるサセプ
タ、35はサセプタ34下に設けられた熱源で、抵抗加熱に
よるヒータで構成されている。36は真空可能な反応室、
37は真空排気装置である。
えばSiからなるウエハ、34は例えば石英からなるサセプ
タ、35はサセプタ34下に設けられた熱源で、抵抗加熱に
よるヒータで構成されている。36は真空可能な反応室、
37は真空排気装置である。
第５図に示すように、ここでは熱源35としては抵抗加
熱によるヒータを用いている場合であるが、IRランプを
用いる場合はサセプタ34下方またはシャワー31側の反応
室36上に設ければよい。また、シャワー31とウエハ33と
は20cm程度の間隔で離している。シャワー31内は原料ガ
スがメッシュで均一に広がるようになっており、シャワ
ー31は原料ガスをウエハ33上に均一に照射することがで
きるようになっている。
熱によるヒータを用いている場合であるが、IRランプを
用いる場合はサセプタ34下方またはシャワー31側の反応
室36上に設ければよい。また、シャワー31とウエハ33と
は20cm程度の間隔で離している。シャワー31内は原料ガ
スがメッシュで均一に広がるようになっており、シャワ
ー31は原料ガスをウエハ33上に均一に照射することがで
きるようになっている。
従来の選択CVD−Ｗ成長では、10-2Torr以上の比較的
高い成長圧力で行われており、これについては侵食も含
めた膜質（比抵抗等）の評価について広く行われ知られ
ている。
高い成長圧力で行われており、これについては侵食も含
めた膜質（比抵抗等）の評価について広く行われ知られ
ている。
しかしながら、第５図に示す特に抵抗加熱による熱源
35を用いる場合、サセプタ34等の治具類表面に反応によ
る副生成物が生じて付着し、この付着した副生成物が選
択成長中に飛散したりすること等により選択成長に悪影
響を与えてしまい、良好な選択性を維持することができ
ないという問題があった。具体的には、抵抗加熱の場合
はウエハ33の熱分布を良くするためにサセプタ34等を含
め広範囲のところを加熱していた。このため、サセプタ
34等表面で原料ガス等が反応を起こして副生成物が生じ
サセプタ34等表面に付着したりしていた。この反応によ
る副生成物がウエハ33毎に付着していくため次第に厚く
なっていき、ここからの副生成物が選択成長中にウエハ
33上に飛んできて選択成長に悪影響を与えていたのであ
る。
35を用いる場合、サセプタ34等の治具類表面に反応によ
る副生成物が生じて付着し、この付着した副生成物が選
択成長中に飛散したりすること等により選択成長に悪影
響を与えてしまい、良好な選択性を維持することができ
ないという問題があった。具体的には、抵抗加熱の場合
はウエハ33の熱分布を良くするためにサセプタ34等を含
め広範囲のところを加熱していた。このため、サセプタ
34等表面で原料ガス等が反応を起こして副生成物が生じ
サセプタ34等表面に付着したりしていた。この反応によ
る副生成物がウエハ33毎に付着していくため次第に厚く
なっていき、ここからの副生成物が選択成長中にウエハ
33上に飛んできて選択成長に悪影響を与えていたのであ
る。
また、上記問題を解決する手段としては成長圧力を10
-3Torr以下の低圧にすることにより良好な選択性を得る
ことができることが知られている。良好な選択性を得る
ことができるのは10-3Torr以下の低圧にすることにより
上記問題となっていた副生成物の平均自由工程が10-2To
rr以上の高圧の場合よりも長くなり、ウエハ33上に到達
する副生成物の量が減少することによるものと考えられ
ている。例えば、抵抗加熱を用いた場合下地にシリコン
面が露出しているコンタクトホールを有するPSG膜にお
いて、10-2Torr以上の高圧の場合と、10-3Torr以下の低
圧の場合とでタングステンをコンタクトホール内に埋め
込む選択成長を行ったところ、10-3Torr以下の低圧の場
合の方が10-2Torr以上の高圧の場合よりもタングステン
をコンタクトホール内に良好に選択成長することができ
た。即ち、10-3Torr以下の低圧の場合はコンタクトホー
ル内のシリコン面上のみに良好にタングステンを選択成
長することができたのに対し、一方10-2Torr以上の高圧
の場合だと成長してほしくないPSG膜上にもタングステ
ンが成長している部分があり良好に選択成長することが
できなかった。
-3Torr以下の低圧にすることにより良好な選択性を得る
ことができることが知られている。良好な選択性を得る
ことができるのは10-3Torr以下の低圧にすることにより
上記問題となっていた副生成物の平均自由工程が10-2To
rr以上の高圧の場合よりも長くなり、ウエハ33上に到達
する副生成物の量が減少することによるものと考えられ
ている。例えば、抵抗加熱を用いた場合下地にシリコン
面が露出しているコンタクトホールを有するPSG膜にお
いて、10-2Torr以上の高圧の場合と、10-3Torr以下の低
圧の場合とでタングステンをコンタクトホール内に埋め
込む選択成長を行ったところ、10-3Torr以下の低圧の場
合の方が10-2Torr以上の高圧の場合よりもタングステン
をコンタクトホール内に良好に選択成長することができ
た。即ち、10-3Torr以下の低圧の場合はコンタクトホー
ル内のシリコン面上のみに良好にタングステンを選択成
長することができたのに対し、一方10-2Torr以上の高圧
の場合だと成長してほしくないPSG膜上にもタングステ
ンが成長している部分があり良好に選択成長することが
できなかった。
しかしながら、10-3Torr以下の低圧の場合については
侵食も含めた膜質の評価等の詳しい検討についてはまだ
なされていない。
侵食も含めた膜質の評価等の詳しい検討についてはまだ
なされていない。
上記のように、10-3Torr以下の低圧力下での成長で
は、10-2Torr以上の高圧力下での成長を行う場合よりも
良好な選択性を得ることができるという利点があるが、
成長速度が低下してしまうという問題があった。成長速
度が低下してしまうのは圧力が低くなるため分子の平均
自由工程が長くなりウエハ33上に到達する確率が低くな
ることによるものであると推定される。
は、10-2Torr以上の高圧力下での成長を行う場合よりも
良好な選択性を得ることができるという利点があるが、
成長速度が低下してしまうという問題があった。成長速
度が低下してしまうのは圧力が低くなるため分子の平均
自由工程が長くなりウエハ33上に到達する確率が低くな
ることによるものであると推定される。
そこで第１の発明は、良好な選択性を損なうことなく
10-3Torr以下の低圧力下の成長でも十分な成長速度を得
ることができる化学気相成長装置を提供することを目的
とする。
10-3Torr以下の低圧力下の成長でも十分な成長速度を得
ることができる化学気相成長装置を提供することを目的
とする。
また、条件によってはタングステンがシリコン内に侵
食して、電気的特性に影響を及ぼすという問題が10-2To
rr以上の高圧力下で成長を行う場合に生じており、一
方、10-3Torr以下の低圧力下で成長を行っても同様に生
じていた。
食して、電気的特性に影響を及ぼすという問題が10-2To
rr以上の高圧力下で成長を行う場合に生じており、一
方、10-3Torr以下の低圧力下で成長を行っても同様に生
じていた。
そこで第２の発明は、10-3Torr以下の成長において、
タングステンがシリコン内に侵入し難くすることがで
き、素子の電気的特性を良好にすることができる化学気
相成長法を提供することを目的とする。
タングステンがシリコン内に侵入し難くすることがで
き、素子の電気的特性を良好にすることができる化学気
相成長法を提供することを目的とする。
第１の発明による化学気相成長装置は上記目的達成の
ため、成長圧力を10-3Torr以下にして化学気相成長法に
よりメタル層または半導体層を形成する化学気相成長装
置において、被成長物に原料ガスを照射する少なくとも
１個以上のガスノズルと、該ガスノズルに設けられ、該
被成長物から該原料ガス分子の平均自由工程の半分以下
の距離離れた位置に配置され、かつ該原料ガスを反射す
るガス反射板とを有するものである。
ため、成長圧力を10-3Torr以下にして化学気相成長法に
よりメタル層または半導体層を形成する化学気相成長装
置において、被成長物に原料ガスを照射する少なくとも
１個以上のガスノズルと、該ガスノズルに設けられ、該
被成長物から該原料ガス分子の平均自由工程の半分以下
の距離離れた位置に配置され、かつ該原料ガスを反射す
るガス反射板とを有するものである。
第２の発明による化学気相成長法は上記目的達成のた
め、メタル層または半導体層を形成する化学気相成長法
において、成長圧力を10-3Torr以下とし、かつ気相成長
は、温度範囲を200℃〜300℃とするシリコン還元反応に
よる工程を含むものである。
め、メタル層または半導体層を形成する化学気相成長法
において、成長圧力を10-3Torr以下とし、かつ気相成長
は、温度範囲を200℃〜300℃とするシリコン還元反応に
よる工程を含むものである。
第２の発明において、シリコン還元を行う成長温度と
しては200℃〜300℃の温度範囲であればよく、タングス
テンのシリコンへの侵食度及びタングステンとシリコン
の密着度の点で好ましくは230℃〜280℃である。ここで
下限を200℃としたのは200℃より小さくするとタングス
テンとシリコンとの密着が悪くなり実用上好ましくない
からであり、上限を300℃としたのは300℃より大きくす
るとタングステンのシリコンへの侵食が大きくなり実用
上好ましくないからである。
しては200℃〜300℃の温度範囲であればよく、タングス
テンのシリコンへの侵食度及びタングステンとシリコン
の密着度の点で好ましくは230℃〜280℃である。ここで
下限を200℃としたのは200℃より小さくするとタングス
テンとシリコンとの密着が悪くなり実用上好ましくない
からであり、上限を300℃としたのは300℃より大きくす
るとタングステンのシリコンへの侵食が大きくなり実用
上好ましくないからである。
第１の発明は、原料ガス供給用の少なくとも１個以上
のガスノズルと、ガスノズルに設けられ、被成長物との
距離が平均自由工程の少なくとも半分以下の位置に配置
され、原料を反射するガス反射板とを有するように構成
される。
のガスノズルと、ガスノズルに設けられ、被成長物との
距離が平均自由工程の少なくとも半分以下の位置に配置
され、原料を反射するガス反射板とを有するように構成
される。
したがって、良好な選択性を損なうことなく10-3Torr
以下の低圧力下の成長でも十分な成長速度を得ることが
できるようになる。詳細については実施例で説明する。
以下の低圧力下の成長でも十分な成長速度を得ることが
できるようになる。詳細については実施例で説明する。
第２の発明は、成長圧力が10-3Torr以下にされ、シリ
コン還元が200℃〜300℃の温度範囲で行われた後、気相
成長によりメタル層または半導体層が形成される。
コン還元が200℃〜300℃の温度範囲で行われた後、気相
成長によりメタル層または半導体層が形成される。
したがって、10-3Torr以下の成長において、タングス
テンがシリコン内に侵入し難くすることができるように
なり、素子の電気的特性を良好にすることができるよう
になる。詳細については実施例で説明する。
テンがシリコン内に侵入し難くすることができるように
なり、素子の電気的特性を良好にすることができるよう
になる。詳細については実施例で説明する。
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第１図及び第２図は第１の発明に係る化学気相成長装
置の一実施例を説明する図であり、第１図は第１の発明
の一実施例の構成を示す装置概略図、第２図は第１の発
明の一実施例の効果を説明する図である。
置の一実施例を説明する図であり、第１図は第１の発明
の一実施例の構成を示す装置概略図、第２図は第１の発
明の一実施例の効果を説明する図である。
これらの図において、第５図と同一符号は同一または
相当部分を示し、１は原料ガス導入のためのガスノズ
ル、２は原料ガスを反射する反射板、３はコンタクトホ
ール、４はPSG膜である。
相当部分を示し、１は原料ガス導入のためのガスノズ
ル、２は原料ガスを反射する反射板、３はコンタクトホ
ール、４はPSG膜である。
第１図に示すように、ここでは熱源35としては第５図
に示した従来の熱源と同様、抵抗加熱によるヒータを用
いている場合である。
に示した従来の熱源と同様、抵抗加熱によるヒータを用
いている場合である。
まず、第１図に示す成長装置を用いて以下に示す成長
条件でCVD−Ｗの選択成長を行った。下地にシリコン面
が露出しているコンタクトホールを有するPSG膜を有す
るウエハを用い、タングステンをコンタクトホール内に
埋め込む選択成長の場合である。
条件でCVD−Ｗの選択成長を行った。下地にシリコン面
が露出しているコンタクトホールを有するPSG膜を有す
るウエハを用い、タングステンをコンタクトホール内に
埋め込む選択成長の場合である。
（成長条件） WF6ガス/SiH4ガスの流量:5sccm/3.75sccm、温度:260
℃、成長圧力:5.0×10-4Torr、堆積時間:300秒 その結果、５分間の成長でも深さがほぼ１μｍのコン
タクトホール内の埋め込みは可能であった。また、オー
バーフィルさせた場合でも選択性は良好であった。そし
て、この時の成長速度は従来のシャワーによる場合では
約600Å／分であったのに対し、2000Å／分と十分な成
長速度が得られた。
℃、成長圧力:5.0×10-4Torr、堆積時間:300秒 その結果、５分間の成長でも深さがほぼ１μｍのコン
タクトホール内の埋め込みは可能であった。また、オー
バーフィルさせた場合でも選択性は良好であった。そし
て、この時の成長速度は従来のシャワーによる場合では
約600Å／分であったのに対し、2000Å／分と十分な成
長速度が得られた。
次に、以下に示す成長条件でタングステンを選択成長
させた。ここでも下地にSi面が露出しているコンタクト
ホールを有するPSG膜を有するウエハを用い、タングス
テンをコンタクトホール内に埋め込む選択成長の場合で
ある。
させた。ここでも下地にSi面が露出しているコンタクト
ホールを有するPSG膜を有するウエハを用い、タングス
テンをコンタクトホール内に埋め込む選択成長の場合で
ある。
（成長条件） WF6ガス/SiH4ガスの流量:5sccm/3.75sccm、成長圧力:5
×10-4Torr、温度:260℃、成長速度（D.R.）:1000Å／
分 第２図に示すように、下地にシリコン面が露出してい
る〜の計９点のコンタクトホール３を有するPSG膜
４が形成されたウエハ33を用い、各コンタクトホール３
内にタングステンを選択成長させた。そして、各コンタ
クトホール３内に選択成長された各タングステンの膜厚
と比抵抗を測定したところ表１に示す結果が得られた。
なお、ここでのガスノズル１とウエハ33との距離は約15
mmである。
×10-4Torr、温度:260℃、成長速度（D.R.）:1000Å／
分 第２図に示すように、下地にシリコン面が露出してい
る〜の計９点のコンタクトホール３を有するPSG膜
４が形成されたウエハ33を用い、各コンタクトホール３
内にタングステンを選択成長させた。そして、各コンタ
クトホール３内に選択成長された各タングステンの膜厚
と比抵抗を測定したところ表１に示す結果が得られた。
なお、ここでのガスノズル１とウエハ33との距離は約15
mmである。
表１の結果から判るように、タングステンの成長膜厚
及び比抵抗分布は従来のシャワーによるものでは８〜９
％程度であったのに対し、±4.5％以内と従来のものよ
りも膜厚・比抵抗の点で均一なものが得られた。また、
成長速度は従来のシャワーによるものでは約600Å／分
であったのに対し、1000Å／分と十分な成長速度が得ら
れた。
及び比抵抗分布は従来のシャワーによるものでは８〜９
％程度であったのに対し、±4.5％以内と従来のものよ
りも膜厚・比抵抗の点で均一なものが得られた。また、
成長速度は従来のシャワーによるものでは約600Å／分
であったのに対し、1000Å／分と十分な成長速度が得ら
れた。
以上のように、実験結果から５×10-4Torrという低圧
力下において良好な選択成長を得ることができ、かつ十
分な成長速度を得ることができることが確認できた。
力下において良好な選択成長を得ることができ、かつ十
分な成長速度を得ることができることが確認できた。
すなわち、上記実施例では、成長圧力を５×10-4Torr
という低圧力下でタングステンを選択成長する際、第１
図に示すように、原料ガス供給用の１個のガスノズル１
と、このガスノズル１に設けられ、ウエハ33との距離が
平均自由工程の少なくとも半分以下（例えば5cm以下）
で円弧形状のガス反射板２とを設けている。このため、
ガスノズル１に導入されウエハ33上に照射された原料ガ
スのうちウエハ33上で反応せずに脱着した原料ガスは円
弧形状のガス反射板２で反射され、再びウエハ33上に達
する。これを繰り返すことで、あたかもガス反射板２と
ウエハ33との間の空間の原料ガスの分子の滞在時間を長
くして成長速度を従来のシャワーによる場合のように低
下させずに上げている。
という低圧力下でタングステンを選択成長する際、第１
図に示すように、原料ガス供給用の１個のガスノズル１
と、このガスノズル１に設けられ、ウエハ33との距離が
平均自由工程の少なくとも半分以下（例えば5cm以下）
で円弧形状のガス反射板２とを設けている。このため、
ガスノズル１に導入されウエハ33上に照射された原料ガ
スのうちウエハ33上で反応せずに脱着した原料ガスは円
弧形状のガス反射板２で反射され、再びウエハ33上に達
する。これを繰り返すことで、あたかもガス反射板２と
ウエハ33との間の空間の原料ガスの分子の滞在時間を長
くして成長速度を従来のシャワーによる場合のように低
下させずに上げている。
具体的には、従来のシャワーによる場合は、シャワー
内に原料ガスが均一に広がるようになっており、原料ガ
スをウエハ33上に均一に照射するようになっているた
め、ウエハ33上で反応せずに脱着した原料ガスはシャワ
ー31から均一に次々と照射される原料ガスと衝突してし
まいシャワーで反射されることはほとんどなくウエハ31
まで戻ってくるという可能性はほとんどない。このた
め、従来のシャワーによる場合はウエハ33上で反応せず
に脱着した原料ガスはシャワー31まで戻ることはほとん
どなく、再びウエハ33上に戻って来ないため成長速度の
点で効率が悪いのである。なお、ウエハ33上に到達した
原料ガスは全て反応して付着しているのではなく、一定
の割合でしか反応しない。これに対して、ガスノズル１
に設けた反射板２による場合は、原料ガスがガスノズル
１のところしか出てこないうえ、ガス反射板２とウエハ
33との距離を平均自由工程の半分以下にしているため、
ガスノズル１に導入された原料ガスのうちウエハ33上で
反応せずに脱着した原料ガスはガス反射板２で反射さ
れ、再びウエハ33上に戻るので反応確率が従来のシャワ
ーによる場合よりも向上し、十分な成長速度が得られる
のである。また、成長圧力を５×10-4Torrという低圧力
下で行っているため、従来の10-2Torr以上の高圧力での
成長を行う場合よりも良好な選択性を得ることができ
る。良好な選択性を得ることができるのは５×10-4Torr
の低圧にすることによりサセプタ34表面等に生じた副生
成物の平均自由工程が10-2Torr以上の高圧の場合よりも
長くなり、ウエハ33上に到達する副生成物の量が減少す
ることによるものと考えられる。
内に原料ガスが均一に広がるようになっており、原料ガ
スをウエハ33上に均一に照射するようになっているた
め、ウエハ33上で反応せずに脱着した原料ガスはシャワ
ー31から均一に次々と照射される原料ガスと衝突してし
まいシャワーで反射されることはほとんどなくウエハ31
まで戻ってくるという可能性はほとんどない。このた
め、従来のシャワーによる場合はウエハ33上で反応せず
に脱着した原料ガスはシャワー31まで戻ることはほとん
どなく、再びウエハ33上に戻って来ないため成長速度の
点で効率が悪いのである。なお、ウエハ33上に到達した
原料ガスは全て反応して付着しているのではなく、一定
の割合でしか反応しない。これに対して、ガスノズル１
に設けた反射板２による場合は、原料ガスがガスノズル
１のところしか出てこないうえ、ガス反射板２とウエハ
33との距離を平均自由工程の半分以下にしているため、
ガスノズル１に導入された原料ガスのうちウエハ33上で
反応せずに脱着した原料ガスはガス反射板２で反射さ
れ、再びウエハ33上に戻るので反応確率が従来のシャワ
ーによる場合よりも向上し、十分な成長速度が得られる
のである。また、成長圧力を５×10-4Torrという低圧力
下で行っているため、従来の10-2Torr以上の高圧力での
成長を行う場合よりも良好な選択性を得ることができ
る。良好な選択性を得ることができるのは５×10-4Torr
の低圧にすることによりサセプタ34表面等に生じた副生
成物の平均自由工程が10-2Torr以上の高圧の場合よりも
長くなり、ウエハ33上に到達する副生成物の量が減少す
ることによるものと考えられる。
したがって、良好な選択性を損なうことなく５×10-4
Torrという低圧力下の成長でも十分な成長速度を得るこ
とができる。
Torrという低圧力下の成長でも十分な成長速度を得るこ
とができる。
なお、第１の発明の上記実施例では、ガス反射板２に
円弧形状を描くものを用い、ウエハ33上で反応せずに脱
着した原料ガスのうち特に端の周辺に飛げていくガスを
逃げ難くすることができ、ガスの逃げを少なくし反応確
率を向上させるという点で好ましい態様の場合について
説明したが、第１の発明はこれに限定されるものではな
く、例えば第３図に示すように、ウエハ33に対して平行
円板形状のガス反射板2aを用いる場合であってもよい。
なお、この場合もウエハ33とガス反射板2aとの距離は平
均自由工程の少なくとも半分以下にしなければならな
い。
円弧形状を描くものを用い、ウエハ33上で反応せずに脱
着した原料ガスのうち特に端の周辺に飛げていくガスを
逃げ難くすることができ、ガスの逃げを少なくし反応確
率を向上させるという点で好ましい態様の場合について
説明したが、第１の発明はこれに限定されるものではな
く、例えば第３図に示すように、ウエハ33に対して平行
円板形状のガス反射板2aを用いる場合であってもよい。
なお、この場合もウエハ33とガス反射板2aとの距離は平
均自由工程の少なくとも半分以下にしなければならな
い。
第１の発明の上記実施例は、原料ガス供給用のガスノ
ズル１を１個用いる場合について説明したが、第１の発
明はこれに限定されるものではなく、ガスノズル１を少
なくとも１個以上用いる場合であればよく、例えば第４
図に示すように、ガスノズル1a、1b、1cというように３
個用いる場合であってもよく、ここではウエハ33に対し
て平行円板状のガス反射板2aを用いている場合である。
ズル１を１個用いる場合について説明したが、第１の発
明はこれに限定されるものではなく、ガスノズル１を少
なくとも１個以上用いる場合であればよく、例えば第４
図に示すように、ガスノズル1a、1b、1cというように３
個用いる場合であってもよく、ここではウエハ33に対し
て平行円板状のガス反射板2aを用いている場合である。
第１の発明においては、ガス反射板２とウエハ33との
距離を平均自由工程の少なくとも半分以下にしなければ
ならないが、ウエハ33上で反応せずに脱着したガスを効
率よくガス反射板２で反射させてウエハ33上での反射確
率を向上させるにはガス反射板２とウエハ33との距離は
好ましくは1/3以下である。
距離を平均自由工程の少なくとも半分以下にしなければ
ならないが、ウエハ33上で反応せずに脱着したガスを効
率よくガス反射板２で反射させてウエハ33上での反射確
率を向上させるにはガス反射板２とウエハ33との距離は
好ましくは1/3以下である。
第１の発明においては、ガス反射板２、2aの表面に赤
外反射膜を形成してもよく、この場合、ガス反射板２、
2aからウエハ33に熱を均一に照射することができ、熱を
効果的に利用することができるようになる。このため、
成長した膜の膜質（比抵抗等）を均一にすることができ
る。
外反射膜を形成してもよく、この場合、ガス反射板２、
2aからウエハ33に熱を均一に照射することができ、熱を
効果的に利用することができるようになる。このため、
成長した膜の膜質（比抵抗等）を均一にすることができ
る。
次に、タングステンがシリコン内に侵入し難くするこ
とができ、素子の電気的特性を良好にすることができる
第２の発明の化学気相成長法について具体的に説明す
る。
とができ、素子の電気的特性を良好にすることができる
第２の発明の化学気相成長法について具体的に説明す
る。
化学気相成長装置としては、第１図、第３図及び第４
図で示した第１の発明に係る化学気相成長装置を用いる
ことができ、この場合、良好な選択性を損なうことなく
十分な成長速度を得ることができるという利点がある。
図で示した第１の発明に係る化学気相成長装置を用いる
ことができ、この場合、良好な選択性を損なうことなく
十分な成長速度を得ることができるという利点がある。
まず、第１図に示す成長装置を用いて以下に示す成長
条件でCVD−Ｗの選択成長を行った。下地にシリコン面
が露出しているコンタクトホールを有するPGS膜が形成
されたシリコンウエハを用い、タングステンをコンタク
トホール内に埋め込む選択成長の場合である。
条件でCVD−Ｗの選択成長を行った。下地にシリコン面
が露出しているコンタクトホールを有するPGS膜が形成
されたシリコンウエハを用い、タングステンをコンタク
トホール内に埋め込む選択成長の場合である。
（成長条件） 成長温度:180℃、190℃、200℃、230℃、240℃、280
℃、300℃、310℃、320℃、WF6ガスの流量sccm、成長時
間:10秒、成長圧力:3.0×10-4Torr 具体的には成長温度を上記に示すように適宜振ってシ
リコン還元を行った後、成長温度を250℃に変化させ気
相成長として例えばシラン（SiH4）還元を行って3000Å
程度のタングステンを形成した。そして、SEM等で観察
を行い侵食及び密着性について評価した。
℃、300℃、310℃、320℃、WF6ガスの流量sccm、成長時
間:10秒、成長圧力:3.0×10-4Torr 具体的には成長温度を上記に示すように適宜振ってシ
リコン還元を行った後、成長温度を250℃に変化させ気
相成長として例えばシラン（SiH4）還元を行って3000Å
程度のタングステンを形成した。そして、SEM等で観察
を行い侵食及び密着性について評価した。
その結果、シリコン還元を180℃〜300℃の温度で行っ
たものについては、タングステンのシリコンへの侵食は
温度が高くなるにつれて侵食の程度も大きくなる傾向が
あったが実用上問題ないレベルのものであった。これに
対し310℃、320℃で行ったものについてはタングステン
のシリコンへの侵食がかなり大きく見ることができ、実
用上好ましくない結果が得られた。特に320℃での侵食
が大きかった。
たものについては、タングステンのシリコンへの侵食は
温度が高くなるにつれて侵食の程度も大きくなる傾向が
あったが実用上問題ないレベルのものであった。これに
対し310℃、320℃で行ったものについてはタングステン
のシリコンへの侵食がかなり大きく見ることができ、実
用上好ましくない結果が得られた。特に320℃での侵食
が大きかった。
また、200℃以上で行ったものについては、タングス
テンとシリコンの密着性は良好であり、特に温度が高く
なるにつれて向上する傾向があったのに対し、180℃、1
90℃で行ったものについてはタングステンとシリコンと
の密着性が悪く実用上好ましくない結果が得られた。特
に、180℃での密着が悪かった。
テンとシリコンの密着性は良好であり、特に温度が高く
なるにつれて向上する傾向があったのに対し、180℃、1
90℃で行ったものについてはタングステンとシリコンと
の密着性が悪く実用上好ましくない結果が得られた。特
に、180℃での密着が悪かった。
したがって、シリコン還元を200℃〜300℃の温度範囲
で行うことによりタングステンのシリコンへの侵食を生
じ難くすることができ、タングステンとシリコンの密着
性を良好にすることができ、素子の電気的特性を良好に
することができる。
で行うことによりタングステンのシリコンへの侵食を生
じ難くすることができ、タングステンとシリコンの密着
性を良好にすることができ、素子の電気的特性を良好に
することができる。
なお、第２の発明の上記実施例では、気相成長として
シラン還元を行う場合について説明したが、第２の発明
はこれに限定されるものではなく、例えば水素還元を行
う場合であってもよい。
シラン還元を行う場合について説明したが、第２の発明
はこれに限定されるものではなく、例えば水素還元を行
う場合であってもよい。
なお、第１、第２の発明の各実施例では、化学気相成
長法により選択成長するメタルとしてタングステンを用
いる場合について説明したが、第１、第２の発明はこれ
に限定されるものではなく、タングステン以外の高融点
金属（チタン、モリブデン等）等のメタルを用いる場合
であってもよく、また、メタル以外の半導体を用い適用
する場合であってもよい。
長法により選択成長するメタルとしてタングステンを用
いる場合について説明したが、第１、第２の発明はこれ
に限定されるものではなく、タングステン以外の高融点
金属（チタン、モリブデン等）等のメタルを用いる場合
であってもよく、また、メタル以外の半導体を用い適用
する場合であってもよい。
第１、第２の発明の各実施例では、成長圧力を５×10
-4Torrあるいは３×10-4Torrという低圧力下で行う場合
について説明したが、第１、第２の発明はこれに限定さ
れるものではなく、成長圧力を10-3Torr以下で行う場合
であればよい。
-4Torrあるいは３×10-4Torrという低圧力下で行う場合
について説明したが、第１、第２の発明はこれに限定さ
れるものではなく、成長圧力を10-3Torr以下で行う場合
であればよい。
第１の発明によれば、良好な選択性を損なうことなく
10-3Torr以下の低圧力下の成長でも十分な成長速度を得
ることができるという効果がある。
10-3Torr以下の低圧力下の成長でも十分な成長速度を得
ることができるという効果がある。
第２の発明によれば、10-3Torr以下の成長において、
タングステンがシリコン内に侵入し難くすることがで
き、素子の電気的特性を良好にすることができるという
効果がある。
タングステンがシリコン内に侵入し難くすることがで
き、素子の電気的特性を良好にすることができるという
効果がある。
第１図及び第２図は第１の発明に係る化学気相成長装置
の一実施例を説明する図であり、 第１図は第１の発明の一実施例の構成を示す装置概略
図、 第２図は第１の発明の一実施例の効果を説明する図、 第３図及び第４図は第１の発明の他の実施例の構成を示
す装置概略図、 第５図は従来例の構成を示す装置概略図である。 １、1a、1b、1c……ガスノズル、 ２、2a……ガス反射板、 33……ウエハ。
の一実施例を説明する図であり、 第１図は第１の発明の一実施例の構成を示す装置概略
図、 第２図は第１の発明の一実施例の効果を説明する図、 第３図及び第４図は第１の発明の他の実施例の構成を示
す装置概略図、 第５図は従来例の構成を示す装置概略図である。 １、1a、1b、1c……ガスノズル、 ２、2a……ガス反射板、 33……ウエハ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大場 隆之 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 三重野 文健 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 山口 昭夫 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−153273（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−91631（ＪＰ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】成長圧力を10-3Torr以下にして化学気相成
長法によりメタル層または半導体層を形成する化学気相
成長装置において、 被成長物に原料ガスを照射する少なくとも１個以上のガ
スノズルと、 該ガスノズルに設けられ、該被成長物から該原料ガス分
子の平均自由工程の半分以下の距離離れた位置に配置さ
れ、かつ該原料ガスを反射するガス反射板とを有するこ
とを特徴とする化学気相成長装置。 - 【請求項２】被成長物とガス反射板との距離が平均自由
工程の1/3以下であることを特徴とする請求項１記載の
化学気相成長装置。 - 【請求項３】ガス反射板が円弧形状であることを特徴と
する請求項１記載の化学気相成長装置。 - 【請求項４】ガス反射板の表面に赤外反射膜が形成され
ていることを特徴とする請求項１記載の化学気相成長装
置。 - 【請求項５】メタル層または半導体層を形成する化学気
相成長法において、 成長圧力を10-3Torr以下とし、かつ気相成長は、温度範
囲を200℃〜300℃とするシリコン還元反応による工程を
含むことを特徴とする化学気相成長法。 - 【請求項６】前記気相成長は、さらにシラン還元反応に
よる工程を含むことを特徴とする請求項５記載の化学気
相成長法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1213477A JP2506451B2 (ja) | 1989-08-18 | 1989-08-18 | 化学気相成長装置及び化学気相成長法 |
| US07/567,224 US5264038A (en) | 1989-08-18 | 1990-08-14 | Chemical vapor deposition system |
| DE69017810T DE69017810D1 (de) | 1989-08-18 | 1990-08-16 | Vorrichtung zur chemischen Dampfphasenabscheidung. |
| EP90115714A EP0418554B1 (en) | 1989-08-18 | 1990-08-16 | Chemical vapor deposition apparatus |
| KR1019900012735A KR940001645B1 (ko) | 1989-08-18 | 1990-08-18 | 화학기상 성장장치 및 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1213477A JP2506451B2 (ja) | 1989-08-18 | 1989-08-18 | 化学気相成長装置及び化学気相成長法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0376220A JPH0376220A (ja) | 1991-04-02 |
| JP2506451B2 true JP2506451B2 (ja) | 1996-06-12 |
Family
ID=16639851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1213477A Expired - Fee Related JP2506451B2 (ja) | 1989-08-18 | 1989-08-18 | 化学気相成長装置及び化学気相成長法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5264038A (ja) |
| EP (1) | EP0418554B1 (ja) |
| JP (1) | JP2506451B2 (ja) |
| KR (1) | KR940001645B1 (ja) |
| DE (1) | DE69017810D1 (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5421888A (en) * | 1992-05-12 | 1995-06-06 | Sony Corporation | Low pressure CVD apparatus comprising gas distribution collimator |
| US5290358A (en) * | 1992-09-30 | 1994-03-01 | International Business Machines Corporation | Apparatus for directional low pressure chemical vapor deposition (DLPCVD) |
| JPH0745530A (ja) * | 1993-07-27 | 1995-02-14 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 縦型気相成長装置 |
| US5595936A (en) * | 1993-08-04 | 1997-01-21 | Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. | Method for forming contacts in semiconductor device |
| US6035100A (en) * | 1997-05-16 | 2000-03-07 | Applied Materials, Inc. | Reflector cover for a semiconductor processing chamber |
| JP3917237B2 (ja) * | 1997-05-20 | 2007-05-23 | 東京エレクトロン株式会社 | レジスト膜形成方法 |
| JP3403357B2 (ja) | 1999-06-03 | 2003-05-06 | 株式会社半導体先端テクノロジーズ | 配線形成方法及び配線形成装置 |
| US6499426B1 (en) | 1999-12-10 | 2002-12-31 | Saint-Gobain Industrial Ceramics, Inc. | System and method for coating non-planar surfaces of objects with diamond film |
| US6547876B2 (en) | 2001-02-07 | 2003-04-15 | Emcore Corporation | Apparatus for growing epitaxial layers on wafers by chemical vapor deposition |
| US7049226B2 (en) | 2001-09-26 | 2006-05-23 | Applied Materials, Inc. | Integration of ALD tantalum nitride for copper metallization |
| US7780785B2 (en) | 2001-10-26 | 2010-08-24 | Applied Materials, Inc. | Gas delivery apparatus for atomic layer deposition |
| US6916398B2 (en) | 2001-10-26 | 2005-07-12 | Applied Materials, Inc. | Gas delivery apparatus and method for atomic layer deposition |
| WO2003054912A1 (en) * | 2001-12-20 | 2003-07-03 | Tokyo Electron Limited | Method and apparatus comprising a magnetic filter for plasma processing a workpiece |
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