JP2881796B2 - タングステン膜の選択的形成方法 - Google Patents
タングステン膜の選択的形成方法Info
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- JP2881796B2 JP2881796B2 JP3478289A JP3478289A JP2881796B2 JP 2881796 B2 JP2881796 B2 JP 2881796B2 JP 3478289 A JP3478289 A JP 3478289A JP 3478289 A JP3478289 A JP 3478289A JP 2881796 B2 JP2881796 B2 JP 2881796B2
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- tungsten
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Description
【発明の詳細な説明】 以下の順序に従って本発明を説明する。
A.産業上の利用分野 B.発明の概要 C.従来技術 D.発明が解決しようとする問題点［第４図］ E.問題点を解決するための手段 F.作用 G.実施例［第１図乃至第３図］ H.発明の効果 （A.産業上の利用分野） 本発明はタングステン膜の選択的形成方法、特に表面
に絶縁膜が選択的に形成されたシリコンからなる半導体
基板の露出部上にタングステン膜を成長させるタングス
テン膜の選択的形成方法に関する。
に絶縁膜が選択的に形成されたシリコンからなる半導体
基板の露出部上にタングステン膜を成長させるタングス
テン膜の選択的形成方法に関する。
（B.発明の概要） 本発明は、上記のタングステン膜の選択的形成方法に
おいて、 タングステン膜の選択的形成をボイドの発生やタング
ステンの異常成長を伴うことなく行なうことができるよ
うにするため、 水素及び／又は不活性雰囲気中での熱処理による不純
物の脱離と、プラズマエッチングによる自然酸化膜の除
去を行なったうえでタングステン膜の成長を行なうもの
である。
おいて、 タングステン膜の選択的形成をボイドの発生やタング
ステンの異常成長を伴うことなく行なうことができるよ
うにするため、 水素及び／又は不活性雰囲気中での熱処理による不純
物の脱離と、プラズマエッチングによる自然酸化膜の除
去を行なったうえでタングステン膜の成長を行なうもの
である。
（C.従来技術） タングステン膜の選択的形成は一般に、半導体基板の
表面にSiO2膜を形成し、該SiO2膜をフォトエッチングす
ることにより半導体基板の表面を選択的に露出させ、そ
の後、水素還元法あるいはシリコン還元法等によりタン
グステン膜を半導体基板の露出部上に気相成長させると
いう方法で行なわれる。タングステンを選択的に成長さ
せることができるのはSiO2膜上には通常タングステンが
成長しないからである。
表面にSiO2膜を形成し、該SiO2膜をフォトエッチングす
ることにより半導体基板の表面を選択的に露出させ、そ
の後、水素還元法あるいはシリコン還元法等によりタン
グステン膜を半導体基板の露出部上に気相成長させると
いう方法で行なわれる。タングステンを選択的に成長さ
せることができるのはSiO2膜上には通常タングステンが
成長しないからである。
（D.発明が解決しようとする問題点）［第４図］ ところで、タングステン膜の形成をする場合に第４図
（Ａ）に示すようにタングステン膜が異常成長したり、
同図（Ｂ）に示すようにタングステンの異常成長により
ボイドが生じたりするという問題があった。同図におい
て、ａはｐ型シリコン半導体基板、ｂは半導体基板ａの
表面部に形成されたn+型拡散層、ｃはSiO2からなる絶縁
膜、ｄは該絶縁膜ｃに形成されたコンタクトホール、ｅ
は上記拡散層ｂの上記コンタクトホールｄに露出した部
分に成長したタングステン膜、ｆ、ｆは異常成長したタ
ングステン、ｇは異常成長したタングステンｆ、ｆによ
り上部を塞がれたためコンタクトホールｄ内に生じたボ
イド（す）である。
（Ａ）に示すようにタングステン膜が異常成長したり、
同図（Ｂ）に示すようにタングステンの異常成長により
ボイドが生じたりするという問題があった。同図におい
て、ａはｐ型シリコン半導体基板、ｂは半導体基板ａの
表面部に形成されたn+型拡散層、ｃはSiO2からなる絶縁
膜、ｄは該絶縁膜ｃに形成されたコンタクトホール、ｅ
は上記拡散層ｂの上記コンタクトホールｄに露出した部
分に成長したタングステン膜、ｆ、ｆは異常成長したタ
ングステン、ｇは異常成長したタングステンｆ、ｆによ
り上部を塞がれたためコンタクトホールｄ内に生じたボ
イド（す）である。
このようにタングステンが異常成長すると断線等の原
因となるので好ましくない。このようにタングステンが
異常成長するのは、フォトエッチング後レジスト膜を除
去した状態ではナトリウムNa、鉄Fe、カーボンＣ等が残
り、それが還元法によりタングステン膜を成長させる際
に活性水素、即ち水素ラジカルを発生する源となり延い
ては還元反応を生ぜしめ、タングステン異常成長の核と
なるためである。
因となるので好ましくない。このようにタングステンが
異常成長するのは、フォトエッチング後レジスト膜を除
去した状態ではナトリウムNa、鉄Fe、カーボンＣ等が残
り、それが還元法によりタングステン膜を成長させる際
に活性水素、即ち水素ラジカルを発生する源となり延い
ては還元反応を生ぜしめ、タングステン異常成長の核と
なるためである。
また、拡散層ｂのコンタクトホールｄの表面に露出し
た部分に自然酸化膜がある場合にはタングステン膜の成
長がスムーズに行なわれないという問題もあった。
た部分に自然酸化膜がある場合にはタングステン膜の成
長がスムーズに行なわれないという問題もあった。
本発明はこのような問題点を解決すべく為されたもの
であり、シリコンからなる半導体基板の露出部上へのタ
ングステン膜の選択的形成をボイドの発生やタングステ
ン膜の異常成長を伴うことなく行なうことができるよう
にすることを目的とする。
であり、シリコンからなる半導体基板の露出部上へのタ
ングステン膜の選択的形成をボイドの発生やタングステ
ン膜の異常成長を伴うことなく行なうことができるよう
にすることを目的とする。
（E.問題点を解決するための手段） 本発明タングステン膜の選択的形成方法は上記問題点
を解決するため、水素及び／又は不活性雰囲気中での熱
処理による不純物の脱離と、プラズマエッチングによる
自然酸化膜の除去を行なったうえでタングステンの成長
を行なうことを特徴とする。
を解決するため、水素及び／又は不活性雰囲気中での熱
処理による不純物の脱離と、プラズマエッチングによる
自然酸化膜の除去を行なったうえでタングステンの成長
を行なうことを特徴とする。
（F.作用） 本発明タングステン膜の選択的形成方法によれば、タ
ングステン膜の形成前における水素及び／又は不活性雰
囲気中での熱処理によりタングステンの異常成長の核と
なる不純物を除去することができる。従って、タングス
テンの異常成長を防止することができる。
ングステン膜の形成前における水素及び／又は不活性雰
囲気中での熱処理によりタングステンの異常成長の核と
なる不純物を除去することができる。従って、タングス
テンの異常成長を防止することができる。
また、タングステン膜の形成前にプラズマエッチング
により自然酸化膜を除去するので半導体の露出部上にタ
ングステン膜を支障なく成長させることができる。
により自然酸化膜を除去するので半導体の露出部上にタ
ングステン膜を支障なく成長させることができる。
（G.実施例）［第１図乃至第３図］ 以下、本発明タングステン膜の選択的形成方法を図示
実施例に従って詳細に説明する。
実施例に従って詳細に説明する。
第１図（Ａ）乃至（Ｄ）は本発明タングステン膜の選
択的形成方法の一つの実施例を工程順に示す断面図であ
る。
択的形成方法の一つの実施例を工程順に示す断面図であ
る。
（Ａ）ｐ型シリコン半導体基板１の表面部にn+型拡散層
２を選択的に形成し、半導体基板１表面上にSiO2からな
る絶縁膜３を例えば熱酸化により形成し、該絶縁膜３を
フォトエッチングすることにより上記拡散層２を露出さ
せるコンタクトホール４を形成し、その後、フォトレジ
スト膜を除去する。第１図（Ａ）はフォトレジスト膜除
去後の状態を示す。５はこの状態のときに拡散層２のコ
ンタクトホール４に露出する部分上に生じている自然酸
化膜、６、６、…は後のタングステン膜の選択的形成の
際に活性な水素である水素ラジカルを生ぜしめ易い不純
物、例えばナトリウウNa、鉄Fe、炭素Ｃ等である。
２を選択的に形成し、半導体基板１表面上にSiO2からな
る絶縁膜３を例えば熱酸化により形成し、該絶縁膜３を
フォトエッチングすることにより上記拡散層２を露出さ
せるコンタクトホール４を形成し、その後、フォトレジ
スト膜を除去する。第１図（Ａ）はフォトレジスト膜除
去後の状態を示す。５はこの状態のときに拡散層２のコ
ンタクトホール４に露出する部分上に生じている自然酸
化膜、６、６、…は後のタングステン膜の選択的形成の
際に活性な水素である水素ラジカルを生ぜしめ易い不純
物、例えばナトリウウNa、鉄Fe、炭素Ｃ等である。
（Ｂ）次に、同図（Ｂ）に示すように水素（または不
活性）雰囲気での熱処理により上記の活性な水素を生ぜ
しめ易い不純物を除去する。処理温度は400℃以上ない
と不純物除去効果が得られないし、活性化アニール温度
より高いと拡散層２の深さ、不純物濃度プロファイルに
悪影響を及ぼす。従って、処理温度は400℃以上活性化
アニール温度以下の範囲であることが必要である。
活性）雰囲気での熱処理により上記の活性な水素を生ぜ
しめ易い不純物を除去する。処理温度は400℃以上ない
と不純物除去効果が得られないし、活性化アニール温度
より高いと拡散層２の深さ、不純物濃度プロファイルに
悪影響を及ぼす。従って、処理温度は400℃以上活性化
アニール温度以下の範囲であることが必要である。
なお、この工程の前までに拡散層２の活性化アニール
を行なっていない場合にはこの工程で活性化アニールを
も行なうようにしても良い。その場合は、この工程での
処理温度は活性化に最適な温度にする必要がある。そし
て、最適アニール温度は第２図に示すアニール温度・シ
ート抵抗関係図、第３図に示すアニール温度・拡散層深
さ関係図等を参考にして適宜選択すると良い。第２図、
第３図において、△は20分間加熱アニールの場合を、○
は２分間加熱アニールの場合を、□は10秒間短時間アニ
ールの場合を示す。ちなみに、拡散層２の深さ250Å、
シート抵抗50Ω／□程度、２分間加熱アニールの場合に
は最適アニール温度が1000℃ということになり、本工程
における熱処理の温度を1000℃で行なえば、不純物Na、
Fe、Ｃ等の除去とアニールとを同時に行なうことができ
るということになり工数低減により製造コストの低減も
期待できる。もちろん、最適熱処理温度は諸条件によっ
て異なり、これはあくまで一例に過ぎない。
を行なっていない場合にはこの工程で活性化アニールを
も行なうようにしても良い。その場合は、この工程での
処理温度は活性化に最適な温度にする必要がある。そし
て、最適アニール温度は第２図に示すアニール温度・シ
ート抵抗関係図、第３図に示すアニール温度・拡散層深
さ関係図等を参考にして適宜選択すると良い。第２図、
第３図において、△は20分間加熱アニールの場合を、○
は２分間加熱アニールの場合を、□は10秒間短時間アニ
ールの場合を示す。ちなみに、拡散層２の深さ250Å、
シート抵抗50Ω／□程度、２分間加熱アニールの場合に
は最適アニール温度が1000℃ということになり、本工程
における熱処理の温度を1000℃で行なえば、不純物Na、
Fe、Ｃ等の除去とアニールとを同時に行なうことができ
るということになり工数低減により製造コストの低減も
期待できる。もちろん、最適熱処理温度は諸条件によっ
て異なり、これはあくまで一例に過ぎない。
尚、本熱処理を行なう場合の雰囲気は水素H2100％雰
囲気でも良いが、アルゴンAr等不活性ガス100％雰囲気
でも良いし、H250％、Ar50％というように水素と不活性
ガスを混合した雰囲気でも良い。
囲気でも良いが、アルゴンAr等不活性ガス100％雰囲気
でも良いし、H250％、Ar50％というように水素と不活性
ガスを混合した雰囲気でも良い。
（Ｃ）次に、第１図（Ｃ）に示すようにフッ素Ｆ系ラジ
カルが発生するプラズマエッチングにより自然酸化膜５
を除去する。このプラズマエッチングは拡散層２の表面
部を該層２の深さの例えば10％程度エッチオフする程度
に深く行なえば、自然酸化膜５を完全に除去できるだけ
でなく、SiO2からなる絶縁膜３の表面部に浸透して絶縁
膜との結び付きが比較的強固な不純物（水素ラジカルを
発生させ易いナトリウムNa、鉄Fe、炭素Ｃ等の有害の不
純物）を除去することができる。
カルが発生するプラズマエッチングにより自然酸化膜５
を除去する。このプラズマエッチングは拡散層２の表面
部を該層２の深さの例えば10％程度エッチオフする程度
に深く行なえば、自然酸化膜５を完全に除去できるだけ
でなく、SiO2からなる絶縁膜３の表面部に浸透して絶縁
膜との結び付きが比較的強固な不純物（水素ラジカルを
発生させ易いナトリウムNa、鉄Fe、炭素Ｃ等の有害の不
純物）を除去することができる。
（Ｄ）その後、第１図（Ｄ）に示すようにタングステン
膜７をCVDにより選択的に形成する。この選択的形成
は、例えばエンクローチメントの少ないSiH4＋WF6＋H2
のガスを供給することにより行なうことができる。この
場合、CVD初期（例えば膜厚が100〜200Å程度になるま
で）は選択性の良いシリコン還元を生ぜしめ、その後は
シランSiH4還元を生ぜしめることができる。
膜７をCVDにより選択的に形成する。この選択的形成
は、例えばエンクローチメントの少ないSiH4＋WF6＋H2
のガスを供給することにより行なうことができる。この
場合、CVD初期（例えば膜厚が100〜200Å程度になるま
で）は選択性の良いシリコン還元を生ぜしめ、その後は
シランSiH4還元を生ぜしめることができる。
どのような還元法でタングステン膜の選択的形成を行
なうにせよ、本タングステン膜の選択的形成方法によれ
ば、還元法によるタングステン膜の形成を行なう前に、
タングステンの異常成長の核となるところの水素ラジカ
ルを発生させる不純物６、６、…を除去し、更にタング
ステン膜の成長の妨げになる自然酸化膜５を除去してお
くので、タングステン膜７を異常成長を伴うことなく拡
散層２のコンタクトホール４に露出する部分上に円滑に
成長させることができる。
なうにせよ、本タングステン膜の選択的形成方法によれ
ば、還元法によるタングステン膜の形成を行なう前に、
タングステンの異常成長の核となるところの水素ラジカ
ルを発生させる不純物６、６、…を除去し、更にタング
ステン膜の成長の妨げになる自然酸化膜５を除去してお
くので、タングステン膜７を異常成長を伴うことなく拡
散層２のコンタクトホール４に露出する部分上に円滑に
成長させることができる。
（H.発明の効果） 以上に述べたように、本発明タングステン膜の選択的
形成方法は、シリコンからなる半導体基板の表面部に選
択的に拡散層を形成する工程と、該半導体基板の表面に
絶縁層を選択的に形成する工程と、水素及び／又は不活
性雰囲気中で水素ラジカルを発生し易い不純物の脱離か
つ上記拡散層の活性化を行う熱処理工程と、プラズマエ
ッチングにより半導体基板表面の自然酸化膜の除去を行
う工程と、上記熱処理工程より後にタングステン膜を上
記半導体基板の露出部上に成長させる工程と、を有する
ことを特徴とするものである。
形成方法は、シリコンからなる半導体基板の表面部に選
択的に拡散層を形成する工程と、該半導体基板の表面に
絶縁層を選択的に形成する工程と、水素及び／又は不活
性雰囲気中で水素ラジカルを発生し易い不純物の脱離か
つ上記拡散層の活性化を行う熱処理工程と、プラズマエ
ッチングにより半導体基板表面の自然酸化膜の除去を行
う工程と、上記熱処理工程より後にタングステン膜を上
記半導体基板の露出部上に成長させる工程と、を有する
ことを特徴とするものである。
従って、本発明タングステン膜の選択的形成方法によ
れば、タングステン膜の形成前における水素及び／又は
不活性雰囲気中での熱処理によりタングステンの異常成
長の核となる不純物を除去することができる。依って、
タングステンの異常成長を防止することができる。
れば、タングステン膜の形成前における水素及び／又は
不活性雰囲気中での熱処理によりタングステンの異常成
長の核となる不純物を除去することができる。依って、
タングステンの異常成長を防止することができる。
また、タングステン膜の形成前にプラズマエッチング
により自然酸化膜を除去するので半導体の露出部上にタ
ングステン膜を支障なく成長させることができる。
により自然酸化膜を除去するので半導体の露出部上にタ
ングステン膜を支障なく成長させることができる。
第１図（Ａ）乃至（Ｄ）は本発明タングステン膜の選択
的形成方法の一つの実施例を工程順に示す断面図、第２
図はアニール温度・シート抵抗関係図、第３図はアニー
ル温度・拡散層深さ関係図、第４図（Ａ）、（Ｂ）は発
明が解決しようとする問題点を示す断面図である。 符号の説明 １、２……半導体、３……絶縁膜、５……自然酸化膜、
６……水素ラジカルを発生し易い不純物、７……タング
ステン膜。
的形成方法の一つの実施例を工程順に示す断面図、第２
図はアニール温度・シート抵抗関係図、第３図はアニー
ル温度・拡散層深さ関係図、第４図（Ａ）、（Ｂ）は発
明が解決しようとする問題点を示す断面図である。 符号の説明 １、２……半導体、３……絶縁膜、５……自然酸化膜、
６……水素ラジカルを発生し易い不純物、７……タング
ステン膜。
Claims (1)
- 【請求項１】シリコンからなる半導体基板の表面部に選
択的に拡散層を形成する工程と、 上記半導体基板の表面に絶縁層を選択的に形成する工程
と、 水素及び／又は不活性雰囲気中で水素ラジカルを発生し
易い不純物の脱離かつ上記拡散層の活性化を行う熱処理
工程と、 プラズマエッチングにより半導体基板表面の自然酸化膜
の除去を行う工程と、 上記熱処理工程より後にタングステン膜を上記半導体基
板の露出部上に成長させる工程と、 を有することを特徴とするタングステン膜の選択的形成
方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3478289A JP2881796B2 (ja) | 1989-02-13 | 1989-02-13 | タングステン膜の選択的形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3478289A JP2881796B2 (ja) | 1989-02-13 | 1989-02-13 | タングステン膜の選択的形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02213125A JPH02213125A (ja) | 1990-08-24 |
| JP2881796B2 true JP2881796B2 (ja) | 1999-04-12 |
Family
ID=12423853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3478289A Expired - Lifetime JP2881796B2 (ja) | 1989-02-13 | 1989-02-13 | タングステン膜の選択的形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2881796B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001148367A (ja) * | 1999-11-22 | 2001-05-29 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置 |
| JP7366019B2 (ja) * | 2017-12-14 | 2023-10-20 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | エッチング残留物の少ない金属酸化物のエッチング方法 |
-
1989
- 1989-02-13 JP JP3478289A patent/JP2881796B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02213125A (ja) | 1990-08-24 |
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|---|---|---|---|
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