JP2926755B2

JP2926755B2 - 半導体装置の製造方法及びｃｖｄ装置

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Publication number: JP2926755B2
Application number: JP13723089A
Authority: JP
Inventors: 淳一佐藤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1989-05-30
Filing date: 1989-05-30
Publication date: 1999-07-28
Anticipated expiration: 2014-07-28
Also published as: JPH032375A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、半導体装置の製造方法及びこれに使用され
るCVD装置、特に金属膜、金属シリサイド膜等を成膜す
る半導体装置の製造方法及びこれら金属膜、金属シリサ
イド膜等の形成に適したCVD装置に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、半導体装置の製造方法において、CVD装置
の反応室内に反応ガスを導入してウエハ状被処理基体上
にCVD膜を成膜する際に、ウエハ状被処理基体の周辺部
に非反応性ガスを供給し、或いはウエハ状被処理基体の
周辺部を冷却してウエハ状被処理基体の周辺部への成膜
を阻止することにより、歩留りよく半導体デバイスを製
造できるようにしたものである。

又、本発明は、半導体装置の製造に使用されるCVD装
置において、その反応室にウエハ状被処理基体の周辺部
に非反応性ガスを提供する手段を設け、或いはウエハ状
被処理基体の周辺部を冷却する冷却手段を設けることに
より、ウエハ状被処理基体の周辺部への成膜を阻止し、
半導体デバイスの歩留りの向上を図るようにしたもので
ある。

〔従来の技術〕

半導体集積回路の高密度化、高速化に伴い、多結晶シ
リコン膜と金属シリサイド膜とからなるポリサイドゲー
トが使用されてきている。とりわけ、Ｗ（タングステ
ン）、ＷシリサイドがSiH₂Cl₂/WF₆系、SiH₄/WF₆系によ
るCVD（化学気相成長）で形成できるために、実用化さ
れている。

第４図は従来のCVD装置の一例を示す。同図中、
（１）は反応室、（２）は成膜すべき半導体ウエハ、
（３）は反応ガス（４）の導入部、（５）は排気部、
（６）は加熱用ハロゲンランプを示す。ランプ（６）は
石英窓（９）を通して半導体ウエハ（２）の裏面より照
射するように配される。半導体ウエハ（２）は反応室
（１）内のホルダー（７）上にフェースダウン方式で配
され、その周辺部に当接する複数の支持ピン（８）によ
り支持される。このCVD装置（10）においては、反応ガ
ス（４）として例えばSiH₂Cl₂及びWF₆を反応室（１）内
に導入することにより、ランプ（６）で所定温度に加熱
された半導体ウエハ（２）の面上に全面にわたってWSix
膜が堆積する。

〔発明が解決しようとする課題〕ところで、上述したW,WSix等のCVD膜を半導体デバイ
スの量産に利用した場合、種々の問題がある。ポリサイ
ド膜を例にとると、１つにはWSix膜自体が大きな応力を
有するため密着性の劣化が問題となる。現状ではCVDに
よりWSix膜を形成した後の熱処理工程を工夫することで
逃れている。

しかし、製品の歩留りに影響を与えている点で考慮し
なければならないのは、半導体ウエハ周辺部でのWSix膜
の剥がれである。即ち、ポリサイド膜のパターニングに
際しては、ポジ型のフォトレジスト膜をスピンコート
し、半導体ウエハの素子形成領域を選択露光し現像して
レジストマスクを形成し、このマスクを介してポリサイ
ド膜をプラズマエッチングしている。露光時、半導体ウ
エハの周辺部は露光されないために周辺部でWSix膜が残
ってしまい、これが剥離することとなる。この対策のた
めフォトレジスト膜に対して素子形成領域を露光したの
ちにウエハ周辺部を選択露光する所謂周辺露光や、サイ
ドリンス（露光前にウエハ周辺部のフォトレジスト膜を
除去すること）等を施してWSix膜のエッチング時にはウ
エハ周辺部のフォトレジスト膜が無い状態にしておき、
ウエハ周辺部も同時にエッチングしている。然しるに、
枚葉式のプラズマエッチング装置などでは、半導体ウエ
ハの冷却のためウエハ周辺部をクランプで抑えるような
ものもあり、フォトレジストを除去して置いても、エッ
チング時にクランプの陰になってウエハ周辺部のWSix膜
が除去できない場合もある。

本発明は、上述の点に鑑み、ウエハ状被処理基体上へ
の成膜中に、基体周辺部での膜成長を抑制し、実質的に
基体周辺部には成膜されないようにした半導体装置の製
造方法及びこれに使用されるCVD装置を提供するもので
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の半導体装置の製造方法は、CVD装置の反応室
（１）内にウエハ状被処理基体（２）を配置し、反応室
（１）に反応ガス（４）を導入してウエハ状被処理基体
（２）上にCVD膜を成膜する際に、ウエハ状被処理基体
（２）の周辺部全周に非反応性ガス（12）を供給する。

非反応性ガスは、リング状の導管より基体（２）の周
辺部全周に供給することができる。

また、本発明の半導体装置の製造方法は、CVD装置の
反応室（１）内にウエハ状被処理基体（２）を配置し、
反応室（１）内に反応ガス（４）を導入してウエハ状被
処理基体（２）状にCVD膜を成膜する際に、ウエハ状被
処理基体（２）の周辺部を冷却する。

本発明のCVD装置は、ウエハ状被処理基体（２）が配
される反応室（１）と、反応室（１）内に反応ガス
（４）を導入する手段（３）と、排気手段（５）と、ウ
エハ状被処理基体（２）を加熱する手段（６）を備えた
CVD装置において、反応室（１）にウエハ状被処理基体
（２）の周辺部全周に非反応性ガス（12）を供給する手
段（13）を設けて構成する。

非反応性ガスを供給する手段（13）は、リング状の導
管とすることができる。

また、本発明のCVD装置は、ウエハ状被処理基体
（２）が配される反応室（１）と、反応室（１）内に反
応ガス（４）を導入する手段（３）と、排気手段（５）
と、ウエハ状被処理基体（２）を加熱する手段（６）を
備えたCVD装置において、反応室（１）にウエハ状被処
理基体（２）の周辺部を冷却する冷却手段を設けて構成
する。

〔作用〕

上述の第１の半導体装置の製造方法によれば、CVD装
置の反応室（１）内に反応ガス（４）を導入してウエハ
状被処理基体（２）上にCVD膜を成膜する際に、基体
（２）の周辺部全周に非反応性ガス（12）を供給するこ
とにより、基体（２）周辺部への反応ガス（４）の供給
が阻止され、基体（２）の主要部では成膜されるも、基
体（２）周辺部では全周にわたって成膜が抑制され、即
ち成膜そのものが阻止され、実質的に成膜されない。

非反応性ガスをリング状の導管より供給するときは、
基体（２）の周辺部全周にわたって確実に非反応性ガス
を供給できる。

又、上述の第２の半導体装置の製造方法によれば、CV
D装置の反応室（１）内に反応ガス（４）を導入してウ
エハ状被処理基体（２）上にCVD膜を成膜する際に、基
体（２）周辺部を冷却することにより、基体（２）の主
要部は成膜されるも、基体（２）周辺部では成膜が抑制
され実質的に成膜されない。

本発明の半導体装置の製造方法では、基体（２）周辺
部が成膜されないので、爾後の製造工程において従来の
ような基体（２）周辺部での成膜の剥離現象がなく、歩
留りのよい半導体装置の製造を可能にする。

上述の第１のCVD装置によれば、ウエハ状被処理基体
（２）の周辺部全周に非反応性ガス（12）を供給する手
段を設けることにより、成膜時、非反応性ガス（12）が
基体（２）周辺に吹き付けられ、基体（２）周辺部への
反応ガス（４）の供給が阻止される。これにより、基体
（２）の主要部では成膜されるも、基体（２）周辺部で
は成膜が抑制され、実質的に成膜されない。

非反応性ガス（12）を供給する手段（13）としてリン
グ状の導管を用いるときは、基体（２）の周辺部全周に
わたって、確実に非反応性ガスを供給できる。

又、上述の第２のCVD装置によれば、反応室（１）に
ウエハ状被処理基体（２）の周辺部を冷却する冷却手段
を設けることにより、成膜時、基体（２）周辺部が強制
的に冷却される。これにより、基体（２）周辺部の成膜
が抑制され、実質的にここには成膜されない。一方、基
体（２）の主要部は充分加熱されるので成膜される。

本CVD装置では、基体（２）周辺部が成膜されないの
で、爾後の製造工程において従来のような基体（２）周
辺部の成膜された膜の剥離現象はなくなり、結果的に製
品の歩留りが向上する。

〔実施例〕

以下、本発明の半導体装置の製造方法及びこれに使用
されるCVD装置の実施例を説明する。

第１図は本発明のCVD装置の一例を示す。本例におい
ても、前述の第４図と同様に反応室（１）内に半導体ウ
エハ（２）をフェースダウン方式で保持するホルダー
（７）が設けられ、反応室（１）の下側に反応ガス
（４）を導入する反応ガス導入部（３）が連通されると
共に、反応室（１）の上側に排気部（５）が設けられ
る。さらに加熱用ハロゲンランプ（６）が石英窓（９）
を通して半導体ウエハ（２）の裏面より照射するように
配される。半導体ウエハ（２）は成膜中の発塵を抑える
ためウエハ周辺を複数の支持ピン（８）によりホルダー
（７）に密着するように押え付けられて支持される。そ
して、本例においては、特に反応室（１）内に半導体ウ
エハ（２）の周辺部に非反応性ガス（12）を吹きつける
手段（13）を配置する。この手段（13）は、半導体ウエ
ハ（２）の成膜すべき面に対向して配され、例えば半導
体ウエハ（２）の径より小さい径のリング状のガス導管
（14）を有し、ガス導管（４）の全周にウエハ（２）周
辺部に対して斜め下方から非反応性ガス（12）を吹きつ
ける複数のガス吹き出し口（15）を設けて構成する。

このCVD装置（16）の反応室（１）内に半導体ウエハ
（２）を配置し、この半導体ウエハ（２）をハロゲンラ
ンプ（６）にて所定温度に加熱すると共に、反応室
（１）内に反応ガス（４）を導入し、半導体ウエハ
（２）へのCVD膜の成膜中に、手段（13）から非反応性
ガス即ちパージガス（12）をウエハ周辺部に吹きつけ
る。ウエハ周辺部にパージガス（12）が吹きつけられる
ことにより、ウエハ周辺部への反応ガス（４）の供給が
阻まれる。従ってウエハ周辺部での膜の気相成長が抑制
され、ウエハ周辺部への成膜を阻止することができる。
具体的に反応ガスとしてWF₆を2SCCM,SiH₂Cl₂を200SCCM
導入し、680℃,0.15Torrの条件でWSix膜を成膜したとこ
ろ、ウエハ周辺部にはWSix膜は形成されず、良好な結果
を得た。バージガス（12）はHeガス10ccを用いた。

尚、手段（13）としては第２図に示すように導管（1
4）に支持ピン（８）を併設して半導体ウエハ（２）の
支持を兼ねるようにしてもよい。このときは従来の支持
ピン機構は省略される。また導管（14）のガス吹き出し
口（15）を１個所としてリング状ガス導管（14）を回転
させるようにしてもよい。

第３図は本発明のCVD装置の他の例を示す。第１図と
対応する部分は同一符号を付して重複説明を省略する
も、本例においては、特に成膜中に半導体ウエハ（２）
の周辺部を強制的に冷却するために、半導体ウエハ
（２）の周辺部を保持するホルダー（７）内部に導通孔
（18）を設け、導通孔（18）内に冷媒（例えば水で充分
であるが、場合によっては市販名フロリナートを用いる
を可とする）（19）を通し、ホルダー（７）自体を冷却
手段として構成する。

このCVD装置（20）の反応室（１）内に半導体ウエハ
（２）を配置し、この半導体ウエハ（２）をハロゲンラ
ンプ（６）で加熱すると共に、反応室（１）内に反応ガ
ス（４）を導入し、半導体ウエハ（２）へのCVD膜の成
膜中に、ホルダー（７）内に冷媒（19）を通してホルダ
ー（７）自体を強制的に冷却し、これに接触しているウ
エハ（２）周辺部を強制的に冷却する。ウエハ（２）周
辺部が強制冷却されることによって、ウエハ（２）周辺
部でのCVD膜の気相成長が抑制され、ウエハ周辺部への
成膜を阻止することができる。一方、半導体ウエハ
（２）の他の主要領域は、ウエハ（２）の裏面からハロ
ゲンランプ（６）により加熱されているので、充分成膜
する。

具体的に反応ガスとしてWF₆を2SCCM,SiH₂Cl₂を200SCC
M導入し、680℃,0.15Torrの条件でWSixを成膜したとこ
ろ、ウエハ周辺部はWSix膜が形成されず、良好な結果を
得た。

尚、半導体ウエハ（２）とホルダー（７）の密着を良
くするために静電チャックを利用したり、或はウエハ
（２）とホルダー（７）の上下関係を逆にし、ウエハ
（２）や支持ピン（８）、または支持ピン（８）に付随
する自重を利用することも考えられる。

上述した実施例によれば、半導体ウエハ（２）への例
えばWSix膜の成膜中に、ウエハ周辺部にパージガス（1
2）を吹き付け、或はウエハ周辺部を強制的に冷却する
ことにより、ウエハ周辺部へのWSix膜の堆積を抑制し、
実質的にウエハ周辺部へのWSix膜の形成を阻止すること
ができる。従って、その後の製造工程においてウエハ周
辺部からWSix膜が剥がれるということはなくなり、製造
工程の信頼性が高まり、半導体デバイスの歩留りを向上
することができる。

尚、本発明は第１図の非反応性ガス供給手段（13）と
第３図の冷却手段を組合せることも可能である。本発明
は、Ｗ膜、WSix膜等の金属膜、金属シリサイド膜等を成
膜する半導体装置の製法、及びこのような金属膜、金属
シリサイド膜等の形成に用いるメタルCVD装置に適する
ものである。

〔発明の効果〕

本発明の半導体装置の製造方法によれば、CVD装置の
反応室内に反応ガスを導入してウエハ状被処理基体上に
CVD膜を成膜する際に、基体周辺部に非反応性ガスを供
給し、或いは基体周辺部を強制的に冷却するので、基体
周辺部へのCVD膜の成膜を阻止することができる。即ち
基体周辺部には実質的に成膜されない。

従って、金属又は／及び金属シリサイド膜を成膜する
半導体装置の製造に適用した場合、その後の製造工程で
のウエハ周辺部での金属膜又は／及び金属シサイド膜の
剥がれの問題が全くなくなり、製造工程の信頼性が得ら
れ、歩留りよく半導体デバイスを製造することができ
る。

本発明のCVD装置によれば、ウエハ状被処理基体への
成膜中に基体周辺に非反応性ガスを吹き付け、或は基体
周辺を強制的に冷却するので、基体周辺部には実質的に
成膜しないようにすることができる。従って、例えば半
導体ウエハに対して金属又は／及び金属シリサイド膜の
成膜に適用した場合、その後の製造工程でウエハ周辺部
での金属膜又は及び金属シリサイド膜の剥がれの問題は
全くなくなり製造工程の信頼性が得られ、ひいては半導
体デバイスの歩留りを向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のCVD装置の一例を示す構成図、第２図
は本発明の他の例を示す要部の平面図、第３図は本発明
のCVD装置の他の例を示す構成図、第４図は従来のCVD装
置の例を示す構成図である。（１）は反応室、（２）は半導体ウエハ、（３）は反応
ガス導入部、（５）は排気部、（６）は加熱用ハロゲン
ランプ、（13）は非反応性ガス供給手段、（19）は冷媒
である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】CVD装置の反応室内にウエハ状被処理基体
を配置し、上記反応室内に反応ガスを導入して上記ウエハ状被処理
基体上にCVD膜を成膜する際に、上記ウエハ状被処理基体の周辺部全周に非反応性ガスを
供給することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】リング状の導管より上記非反応性ガスを供
給することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の
製造方法。
【請求項３】CVD膜としてＷ（タングステン）および／
またはＷシリサイドを成膜することを特徴とする請求項
１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】CVD装置の反応室内にウエハ状被処理基体
を配置し、上記反応室内に反応ガスを導入して上記ウエハ状被処理
基体上にCVD膜を成膜する際に、上記ウエハ状被処理基体の周辺部を冷却することを特徴
とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】ウエハ状被処理基体が配される反応室と、
該反応室内に反応ガスを導入する手段と、排気手段と、
上記ウエハ状被処理基体を加熱する手段を備えたCVD装
置において、上記反応室に、上記ウエハ状被処理基体の周辺部全周に
非反応性ガスを供給する手段を設けて成ることを特徴と
するCVD装置。
【請求項６】上記非反応性ガスを供給する手段はリング
状の導管であることを特徴とする請求項５に記載のCVD
装置。
【請求項７】Ｗ（タングステン）および／またはＷシリ
サイドを成膜することを特徴とする請求項５に記載のCV
D装置。
【請求項８】ウエハ状被処理基体が配される反応室と、
該反応室内に反応ガスを導入する手段と、排気手段と、
上記ウエハ状被処理基体を加熱する手段を備えたCVD装
置において、上記反応室に、上記ウエハ状被処理基体の周辺部を冷却
する冷却手段を設けて成ることを特徴とするCVD装置。