JP2939500B2 - 選択ｃｖｄ法 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置製造のための金属膜の膜付け方
法、及びその方法を可能ならしめる膜付け装置に関す
る。
法、及びその方法を可能ならしめる膜付け装置に関す
る。
シリコン基板を用いる半導体装置の製造において、配
線金属と不純物を高濃度にドープしたシリコン層との間
のオーミックコンタクトのコンタクト抵抗を低くするた
め、あるいは配線金属とシリコンとの固相反応を抑制す
るために、それらの間にシリサイド膜を設けることが試
みられている。あるいはまた、高濃度のシリコン層のシ
ート抵抗を低くするために、シリサイド膜を高濃度シリ
コン層の上に設ける、いわゆるシリサイド膜の張り付け
が試みられている。このような目的に用いるシリサイド
膜としては、抵抗の低いチタンシリサイド膜が好適であ
る。
線金属と不純物を高濃度にドープしたシリコン層との間
のオーミックコンタクトのコンタクト抵抗を低くするた
め、あるいは配線金属とシリコンとの固相反応を抑制す
るために、それらの間にシリサイド膜を設けることが試
みられている。あるいはまた、高濃度のシリコン層のシ
ート抵抗を低くするために、シリサイド膜を高濃度シリ
コン層の上に設ける、いわゆるシリサイド膜の張り付け
が試みられている。このような目的に用いるシリサイド
膜としては、抵抗の低いチタンシリサイド膜が好適であ
る。
従来、シリコンの表面にシリサイド膜を設ける手法と
しては、シリサイドのターゲットを用いてスパツタ法に
よつてシリサイド膜を堆積するか、あるいは、金属のタ
ーゲツトを用いてスパツタ法によつて金属膜をシリコン
の表面に堆積し、熱処理により金属とシリコンを反応さ
せてシリサイド膜を形成する手法が用いられてきた。し
かしながら、上記のスパツタ法は、ステツプカバレツジ
が悪いため、パターンサイズが小さくなるに従つて、例
えば、コンタクトホールの中に膜を均一に堆積させるこ
とができなくなつてきた。そのため、スパツタ法に代わ
るステツプガバレツジの良い金属膜の膜付け方法が要望
されている。
しては、シリサイドのターゲットを用いてスパツタ法に
よつてシリサイド膜を堆積するか、あるいは、金属のタ
ーゲツトを用いてスパツタ法によつて金属膜をシリコン
の表面に堆積し、熱処理により金属とシリコンを反応さ
せてシリサイド膜を形成する手法が用いられてきた。し
かしながら、上記のスパツタ法は、ステツプカバレツジ
が悪いため、パターンサイズが小さくなるに従つて、例
えば、コンタクトホールの中に膜を均一に堆積させるこ
とができなくなつてきた。そのため、スパツタ法に代わ
るステツプガバレツジの良い金属膜の膜付け方法が要望
されている。
CVD（化学的気相成長）法は、原料ガスが加熱された
物体の表面で分解するため、コンタクトホールの底の部
分にも均一に膜を堆積することができる特性を持つてい
る。このCVD法は、膜を基板の全面に一様に成長させる
ブランケツトCVD法が一般的であるが、最近、特定の材
料の表面のみにしか膜を成長させない選択的CVD法がい
くつかの材料について開発された。高濃度シリコン層の
表面にチタンシリサイド膜を設けるには、この選択的CV
D法が最適である。
物体の表面で分解するため、コンタクトホールの底の部
分にも均一に膜を堆積することができる特性を持つてい
る。このCVD法は、膜を基板の全面に一様に成長させる
ブランケツトCVD法が一般的であるが、最近、特定の材
料の表面のみにしか膜を成長させない選択的CVD法がい
くつかの材料について開発された。高濃度シリコン層の
表面にチタンシリサイド膜を設けるには、この選択的CV
D法が最適である。
従来、チタンシリサイド膜の選択的CVD法としては、B
outeville等の報告（Journal of Electrochemical Soci
ety:SOLID−STATE SCIENCE AND TECHNOLOGY,Vol.134,N
o.8,（1987）2080）とIlderem等の報告（Applied Physi
cs Letters,Vol.53,No.8（1988）688）がある。しかし
ながら、Bouteville等は、原料ガスとして水素（H2）ガ
スと四塩化チタン（TiCl4）ガスを用い、チタンシリサ
イドのシリコンの供給を基板のシリコンから行なつたた
め、チタンシリサイド膜がシリコン基板を大きく侵食し
てしまう結果をもたらした。また、膜の成長が島状に進
んでしまう、いわゆる著しい核状成長（nucleation）の
問題を提起した。他方、Ilderem等の手法は、選択成長
といつても、チタンシリサイド膜を直接シリコンの表面
に選択的に成長させるわけではなく、チタンシリサイド
膜の成長に先立つてあらかじめポリシリコン膜を全面に
成長させてからチタンシリサイド膜を成長させる手法で
あり、絶縁膜上のポリシリコンは、チタンシリサイド膜
の成長中にエツチングされてなくなつてしまうというも
のである。この手法により、彼らは薄くて表面のなめら
かなチタンシリサイド膜を得ているが、完全な選択性は
得られておらず、絶縁膜上に残りが生じてしまつてい
た。彼らは原料ガスとしてTiCl4ガスとシラン（SiH4）
ガスを用いたが下地のシリコンの消費を少なくすること
はできなかつた。本発明者等のIlderem等の手法を用い
た類似の実験によれば、絶縁膜上の残りを少なくしよう
としてチタンシリサイド膜の成長時間を多目にすると、
シリコン上に成長したチタンシリサイド膜は、下地のシ
リコンを大きく消費し、その量は、チタンシリサイド膜
の厚さの100％以上にもなつてしまつた。
outeville等の報告（Journal of Electrochemical Soci
ety:SOLID−STATE SCIENCE AND TECHNOLOGY,Vol.134,N
o.8,（1987）2080）とIlderem等の報告（Applied Physi
cs Letters,Vol.53,No.8（1988）688）がある。しかし
ながら、Bouteville等は、原料ガスとして水素（H2）ガ
スと四塩化チタン（TiCl4）ガスを用い、チタンシリサ
イドのシリコンの供給を基板のシリコンから行なつたた
め、チタンシリサイド膜がシリコン基板を大きく侵食し
てしまう結果をもたらした。また、膜の成長が島状に進
んでしまう、いわゆる著しい核状成長（nucleation）の
問題を提起した。他方、Ilderem等の手法は、選択成長
といつても、チタンシリサイド膜を直接シリコンの表面
に選択的に成長させるわけではなく、チタンシリサイド
膜の成長に先立つてあらかじめポリシリコン膜を全面に
成長させてからチタンシリサイド膜を成長させる手法で
あり、絶縁膜上のポリシリコンは、チタンシリサイド膜
の成長中にエツチングされてなくなつてしまうというも
のである。この手法により、彼らは薄くて表面のなめら
かなチタンシリサイド膜を得ているが、完全な選択性は
得られておらず、絶縁膜上に残りが生じてしまつてい
た。彼らは原料ガスとしてTiCl4ガスとシラン（SiH4）
ガスを用いたが下地のシリコンの消費を少なくすること
はできなかつた。本発明者等のIlderem等の手法を用い
た類似の実験によれば、絶縁膜上の残りを少なくしよう
としてチタンシリサイド膜の成長時間を多目にすると、
シリコン上に成長したチタンシリサイド膜は、下地のシ
リコンを大きく消費し、その量は、チタンシリサイド膜
の厚さの100％以上にもなつてしまつた。
半導体装置の製造において、チタンシリサイド膜のニ
ーズは高いにもかかわらず、そのCVD法に関しては、ま
だ、あまり実験例がない。その理由の一つは、好適なCV
D装置が開発されていないことによる。チタンシリサイ
ド膜のCVDでは、原料ガスとしてTiCl4ガスを用いるのが
最も簡便である。ところが、TiCl4ガスを用いて、低抵
抗のチタンシリサイド膜をシリコン上に成長させるため
には、シリコン基板を650℃程度以上の高温に加熱しな
ければならない。しかも、良い選択性を出すためには、
コールドウオール型にする必要がある。また、気相での
反応を避けるためと、成長速度を小さくして適度な速度
とするために、ガスの流れが分子流となるような低圧に
まで原料ガスの圧力を下げることが必要である。
ーズは高いにもかかわらず、そのCVD法に関しては、ま
だ、あまり実験例がない。その理由の一つは、好適なCV
D装置が開発されていないことによる。チタンシリサイ
ド膜のCVDでは、原料ガスとしてTiCl4ガスを用いるのが
最も簡便である。ところが、TiCl4ガスを用いて、低抵
抗のチタンシリサイド膜をシリコン上に成長させるため
には、シリコン基板を650℃程度以上の高温に加熱しな
ければならない。しかも、良い選択性を出すためには、
コールドウオール型にする必要がある。また、気相での
反応を避けるためと、成長速度を小さくして適度な速度
とするために、ガスの流れが分子流となるような低圧に
まで原料ガスの圧力を下げることが必要である。
チタンシリサイド膜は、金属膜であるから基板を加熱
するのに誘導加熱等の手法が使えず、また、光を吸収し
て通さないため、単純なランプ加熱等の手法が使えな
い。更に、TiCl4ガスの分解により生成する塩素や塩素
化合物は、腐食性ガスであり、金属等を腐食させてしま
う。このような複数の難点がチタンシリサイド膜のCVD
を安定に行なえる装置の開発を阻んでいた。
するのに誘導加熱等の手法が使えず、また、光を吸収し
て通さないため、単純なランプ加熱等の手法が使えな
い。更に、TiCl4ガスの分解により生成する塩素や塩素
化合物は、腐食性ガスであり、金属等を腐食させてしま
う。このような複数の難点がチタンシリサイド膜のCVD
を安定に行なえる装置の開発を阻んでいた。
従来の金属膜のCVD装置の例として以下に示す装置を
挙げることができる。このCVD装置は、主にタングステ
ン（Ｗ）の選択CVDのために開発されたものである。
挙げることができる。このCVD装置は、主にタングステ
ン（Ｗ）の選択CVDのために開発されたものである。
ランプ加熱型でコールドウオール型の枚葉処理CVD装
置において、従来の装置の欠点であつた窓の曇りを不活
性ガスの流れを利用して防止する方法を用いたCVD装置
が提案された（特開昭63−26366号公報）。すなわち、
第９図のように、反応室10内に設置したサセプタ17に保
持されるウエハ11を窓12を通してランプヒータ13によつ
て加熱し、ソースガス14を導入してウエハ11の表面に膜
を成長させる際に、窓12とウエハ11の間にパージガス導
出部15を設け、これからパージガスを導出してパージガ
スの流れ16を形成する。そして、このパージガスの流れ
16がパージガス導出部15の表面を覆うようにすることに
よつて、ソースガス14がパージガス導出部15や窓12の表
面に触れないようにしてそれらの曇りを防止するもので
ある。このCVD法によれば、コールドウオールタイプで
あつても、ソースガスの存在下でウエハを高温に加熱し
て比較的再現性良くCVDを行なうことができる。
置において、従来の装置の欠点であつた窓の曇りを不活
性ガスの流れを利用して防止する方法を用いたCVD装置
が提案された（特開昭63−26366号公報）。すなわち、
第９図のように、反応室10内に設置したサセプタ17に保
持されるウエハ11を窓12を通してランプヒータ13によつ
て加熱し、ソースガス14を導入してウエハ11の表面に膜
を成長させる際に、窓12とウエハ11の間にパージガス導
出部15を設け、これからパージガスを導出してパージガ
スの流れ16を形成する。そして、このパージガスの流れ
16がパージガス導出部15の表面を覆うようにすることに
よつて、ソースガス14がパージガス導出部15や窓12の表
面に触れないようにしてそれらの曇りを防止するもので
ある。このCVD法によれば、コールドウオールタイプで
あつても、ソースガスの存在下でウエハを高温に加熱し
て比較的再現性良くCVDを行なうことができる。
選択的CVD法は、表面の性質の違いによつて選択性を
得るので、膜の成長の様子が、成長させんとするもの
（半導体または導電体）の表面の状態に大きく影響され
る。すなわち、それらの表面の清浄度が悪いと、選択的
に成長するという性質が裏目に出て、膜が成長しなかつ
たり、核がまばらにしか成長しなかつたり、凹凸の激し
い膜が成長したりして、均一な膜を成長させることが難
しいという性質を有している。特に、成長させようとす
る表面がシリコンである場合には、酸素や水分のある雰
囲気中に晒されるとシリコン表面上に自然酸化膜がすぐ
に成長してしまうので、均一性良く、また、選択性良く
膜を成長させることは難しかつた。
得るので、膜の成長の様子が、成長させんとするもの
（半導体または導電体）の表面の状態に大きく影響され
る。すなわち、それらの表面の清浄度が悪いと、選択的
に成長するという性質が裏目に出て、膜が成長しなかつ
たり、核がまばらにしか成長しなかつたり、凹凸の激し
い膜が成長したりして、均一な膜を成長させることが難
しいという性質を有している。特に、成長させようとす
る表面がシリコンである場合には、酸素や水分のある雰
囲気中に晒されるとシリコン表面上に自然酸化膜がすぐ
に成長してしまうので、均一性良く、また、選択性良く
膜を成長させることは難しかつた。
すなわち、シリコン表面を有する基板を、例えば、希
フツ酸に浸漬して表面の酸化膜を除去し、直ちにCVD装
置に装填して真空引き、または空気の置換を行なつて
も、シリコン表面の酸化を防ぐことはできない。あるい
は、たとえ、シリコン表面の酸化膜の除去工程を空気に
触れさせないで行なつても、真空中がガス中のわずかな
水分や酸素によつてもシリコン表面の酸化は進んでしま
うという課題があつた。
フツ酸に浸漬して表面の酸化膜を除去し、直ちにCVD装
置に装填して真空引き、または空気の置換を行なつて
も、シリコン表面の酸化を防ぐことはできない。あるい
は、たとえ、シリコン表面の酸化膜の除去工程を空気に
触れさせないで行なつても、真空中がガス中のわずかな
水分や酸素によつてもシリコン表面の酸化は進んでしま
うという課題があつた。
更に、CVD装置に関しては、上記のような、パージガ
スの流れによつて窓の曇りを防止する方法を用いたCVD
装置は、反応室内のガス（ソースガス＋パージガス）の
圧力領域が、ガスの流れが粘性流となる比較的高い圧力
領域でのみ使用可能であり、ガスの圧力が低くて分子流
となるような圧力領域では、ソースガスとパージガスが
瞬時に混ざり合つてしまうため、パージガス導出部15や
窓12の表面にソースガスが触れてしまい、それらの曇り
を防止することができない。
スの流れによつて窓の曇りを防止する方法を用いたCVD
装置は、反応室内のガス（ソースガス＋パージガス）の
圧力領域が、ガスの流れが粘性流となる比較的高い圧力
領域でのみ使用可能であり、ガスの圧力が低くて分子流
となるような圧力領域では、ソースガスとパージガスが
瞬時に混ざり合つてしまうため、パージガス導出部15や
窓12の表面にソースガスが触れてしまい、それらの曇り
を防止することができない。
更に、たとえ、粘性流領域であつても、ソースガスに
付着性の強いガスが含まれている場合には、微量の付着
性の強いガスの侵入によつて、パージガス導出部15や窓
12が次第に曇つてしまうということがある。これは、こ
のようなCVD装置では、構造的にパージガスとソースガ
スの圧力が等しくなるので、パージガスによるソースガ
スの侵入防止効果が弱いためである。
付着性の強いガスが含まれている場合には、微量の付着
性の強いガスの侵入によつて、パージガス導出部15や窓
12が次第に曇つてしまうということがある。これは、こ
のようなCVD装置では、構造的にパージガスとソースガ
スの圧力が等しくなるので、パージガスによるソースガ
スの侵入防止効果が弱いためである。
しかるに、従来、枚葉処理型のCVD装置において付着
性の強い塩素系のソースガスを用い、分子流となる圧力
領域で、かつ、基板を500℃以上に加熱してCVDを行な
い、高品質な薄膜を再現性良く製造することはできなか
つた。特に、薄膜として、不純物や結晶性が膜質に大き
な影響を与え易い金属薄膜を、塩素系のソースガスから
成長させることによつて、バルクの組成や抵抗に近い高
品質な金属薄膜を再現性良く安定に製造することは困難
であつた。
性の強い塩素系のソースガスを用い、分子流となる圧力
領域で、かつ、基板を500℃以上に加熱してCVDを行な
い、高品質な薄膜を再現性良く製造することはできなか
つた。特に、薄膜として、不純物や結晶性が膜質に大き
な影響を与え易い金属薄膜を、塩素系のソースガスから
成長させることによつて、バルクの組成や抵抗に近い高
品質な金属薄膜を再現性良く安定に製造することは困難
であつた。
それ故、本発明の主目的は、均一性良く、しかも選択
性良くシリコン表面上に金属膜を形成できる選択CVD法
を提供することにある。
性良くシリコン表面上に金属膜を形成できる選択CVD法
を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、シリコンと配線金属との
間のコンタクト抵抗を小さくできる選択CVD法を提供す
ることにある。
間のコンタクト抵抗を小さくできる選択CVD法を提供す
ることにある。
また、本発明の他の目的は、アスペクト比の大きいコ
ンタクトホールの底に均一な金属膜を形成できる選択CV
D法を提供することにある。
ンタクトホールの底に均一な金属膜を形成できる選択CV
D法を提供することにある。
さらに本発明の他の目的は、高品質の膜を再現性良く
製造できる選択的CVD法用CVD装置を提供することにあ
る。
製造できる選択的CVD法用CVD装置を提供することにあ
る。
また本発明の他の目的は、同じ成長条件で同じ膜質の
膜をくりかえし製造することができるCVD装置を提供す
ることにある。
膜をくりかえし製造することができるCVD装置を提供す
ることにある。
上記の目的は、本発明物等の以下の発見、すなわち、
シリコン表面のわずかな酸化によつても、膜成長初期段
階での成長核の密度が低下すること、また、このことが
原因となつて、成長させた膜の均一性や形状が悪くなる
ことを見出したことに基づいて成された本発明によつて
達成された。
シリコン表面のわずかな酸化によつても、膜成長初期段
階での成長核の密度が低下すること、また、このことが
原因となつて、成長させた膜の均一性や形状が悪くなる
ことを見出したことに基づいて成された本発明によつて
達成された。
本発明のCVD法は、基板を650℃〜750℃の範囲の所定
温度に加熱した状態でシリコン表面をシリコンの水素化
物からなるガスに晒し、シリコン表面の自然酸化膜を還
元除去した後に、今度は原料ガスを供給してシリコン表
面に選択的に金属膜もしくは金属シリサイド膜などの膜
を成長させることを特徴とするものである。
温度に加熱した状態でシリコン表面をシリコンの水素化
物からなるガスに晒し、シリコン表面の自然酸化膜を還
元除去した後に、今度は原料ガスを供給してシリコン表
面に選択的に金属膜もしくは金属シリサイド膜などの膜
を成長させることを特徴とするものである。
シリコンの水素化物からなるガスは、シリコン表面の
温度が数100℃に上がると、シリコン表面の自然酸化膜
を還元除去するので、清浄なシリコン表面を出すことが
できる。このようにした状態でソースガスを反応室に供
給すれば、膜成長の初期過程で、シリコン表面に成長す
る核の密度を高くすることができ、そのため、膜が均一
に成長する。また、清浄なシリコン表面が得られるの
で、膜成長において絶縁体との間に高い選択性が得られ
る。
温度が数100℃に上がると、シリコン表面の自然酸化膜
を還元除去するので、清浄なシリコン表面を出すことが
できる。このようにした状態でソースガスを反応室に供
給すれば、膜成長の初期過程で、シリコン表面に成長す
る核の密度を高くすることができ、そのため、膜が均一
に成長する。また、清浄なシリコン表面が得られるの
で、膜成長において絶縁体との間に高い選択性が得られ
る。
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説
明する。
明する。
第１図は本発明において用いるコールドウオール型の
CVD装置の基本構成を示す。同図において、ウエハ20は
絶縁材からなるウエハサセプタ（以下、サセプタ）21に
よつてその周囲が保持され、その裏面が、筒状反応室22
の外側に置かれたランプヒータ（発熱体）23からの光に
よつて窓24を通して加熱される。この反応室22内は、ウ
エハ20とサセプタ21などにより、領域25と領域26に２分
されており（本例では軸方向に２分されている）、その
一方の領域26は、筒状反応管22の側壁に形成されたパー
ジガス導入口27から導入されるパージガスによつて充た
される。また、もう一方の領域25は、筒状反応管22の軸
方向端部に形成されたソースガス導入口28から導入され
るソースガスによつて充たされ、そのソースガスが領域
25側にさらされたウエハ20の表面に触れることにより該
ウエハ20の表面に膜が成長する。そして、ソースガスと
膜の成長時に生成した反応生成ガス，およびウエハ20と
サセプタ21の重なり部の間隙などから領域25側に漏れた
パージガスは、排気口29から排気されるものとなつてい
る。一方、領域26のパージガスの下流側に形成されたパ
ージガス排気口30は、領域26内に侵入してくるソースガ
スをパージガスと一緒に排気して領域26内を清浄に保つ
ため、また、パージガスの圧力を一定に保つために設け
てあるが、侵入してくるソースガスが微量で問題になら
ない場合や、パージガス排気口がなくともパージガスの
圧力を一定に保てる場合には、特に設けなくとも良い。
CVD装置の基本構成を示す。同図において、ウエハ20は
絶縁材からなるウエハサセプタ（以下、サセプタ）21に
よつてその周囲が保持され、その裏面が、筒状反応室22
の外側に置かれたランプヒータ（発熱体）23からの光に
よつて窓24を通して加熱される。この反応室22内は、ウ
エハ20とサセプタ21などにより、領域25と領域26に２分
されており（本例では軸方向に２分されている）、その
一方の領域26は、筒状反応管22の側壁に形成されたパー
ジガス導入口27から導入されるパージガスによつて充た
される。また、もう一方の領域25は、筒状反応管22の軸
方向端部に形成されたソースガス導入口28から導入され
るソースガスによつて充たされ、そのソースガスが領域
25側にさらされたウエハ20の表面に触れることにより該
ウエハ20の表面に膜が成長する。そして、ソースガスと
膜の成長時に生成した反応生成ガス，およびウエハ20と
サセプタ21の重なり部の間隙などから領域25側に漏れた
パージガスは、排気口29から排気されるものとなつてい
る。一方、領域26のパージガスの下流側に形成されたパ
ージガス排気口30は、領域26内に侵入してくるソースガ
スをパージガスと一緒に排気して領域26内を清浄に保つ
ため、また、パージガスの圧力を一定に保つために設け
てあるが、侵入してくるソースガスが微量で問題になら
ない場合や、パージガス排気口がなくともパージガスの
圧力を一定に保てる場合には、特に設けなくとも良い。
本CVD装置は、反応室22に対し領域25と領域26をウエ
ハ20とサセプタ21によつて分離し、ソースガスが領域26
内に侵入するのを防止して窓24の表面が曇らないように
しているのであるが、ソースガスが領域26内に侵入する
量をできるだけ少なくするために、ウエハ20とサセプタ
21との重なり部の間隙およびサセプタ21と反応室22の内
壁との間隙をできるだけ小さくすることが要求される。
それらの間隙の内、サセプタ21と反応室22の内壁との間
隙を小さくすることは、その部分が直接加熱されず、温
度が高くならないので比較的容易である。すなわち、そ
れらの部分の加工精度を良くしておけばよい。これに対
して、ウエハ20とサセプタ21との重なり部は、ランプヒ
ータ23からの光やウエハ20からの熱によつて高温に加熱
され、サセプタ21の熱変形によつて大きな隙間ができ易
い。
ハ20とサセプタ21によつて分離し、ソースガスが領域26
内に侵入するのを防止して窓24の表面が曇らないように
しているのであるが、ソースガスが領域26内に侵入する
量をできるだけ少なくするために、ウエハ20とサセプタ
21との重なり部の間隙およびサセプタ21と反応室22の内
壁との間隙をできるだけ小さくすることが要求される。
それらの間隙の内、サセプタ21と反応室22の内壁との間
隙を小さくすることは、その部分が直接加熱されず、温
度が高くならないので比較的容易である。すなわち、そ
れらの部分の加工精度を良くしておけばよい。これに対
して、ウエハ20とサセプタ21との重なり部は、ランプヒ
ータ23からの光やウエハ20からの熱によつて高温に加熱
され、サセプタ21の熱変形によつて大きな隙間ができ易
い。
そこで、本実施例では、サセプタ21に石英ガラスを加
工したものを用いる。石英ガラスを精度良く加工するに
は、超音波加工法が適している。サセプタ21の材料を石
英ガラスにすると、石英ガラスの熱膨張率（約0.3ppm）
が極めて小さいため、ウエハ20に接する部分の近傍が高
温になり他の部分が低温になつても、サセプタ21の形状
がほとんど変形しないので、ウエハ20とサセプタ21との
重なり部に大きな隙間が開くことはない。これに対し
て、もし、サセプタ21を金属で作ると、金属の熱膨張率
（数〜数10ppm）が大きいために、サセプタの一部が高
温になるとその部分が膨張して変形し、ウエハとサセプ
タの重なり部に大きな隙間が開いてしまう。
工したものを用いる。石英ガラスを精度良く加工するに
は、超音波加工法が適している。サセプタ21の材料を石
英ガラスにすると、石英ガラスの熱膨張率（約0.3ppm）
が極めて小さいため、ウエハ20に接する部分の近傍が高
温になり他の部分が低温になつても、サセプタ21の形状
がほとんど変形しないので、ウエハ20とサセプタ21との
重なり部に大きな隙間が開くことはない。これに対し
て、もし、サセプタ21を金属で作ると、金属の熱膨張率
（数〜数10ppm）が大きいために、サセプタの一部が高
温になるとその部分が膨張して変形し、ウエハとサセプ
タの重なり部に大きな隙間が開いてしまう。
ちなみに、サセプタ21を石英ガラスで作つたときのウ
エハ20とサセプタ21の重なり部の隙間のコンダクタンス
は、以下のようになる。パージガス排気口30は閉じ、ウ
エハ20には４インチ径0.5mm厚のSiウエハを用い、重な
り部ウエハの周囲5mmとし、サセプタ21の厚さを5mmとし
て実験した。パージガス導入口27からArガスを0.01sccm
流し、排気口29から1000l/secの能力を有するポンプで
排気すると、領域26内のArガスの圧力は、約0.1Torrと
なり、領域25内のArガスの圧力は、約２×10-5Torrとな
つた。これからウエハ20とサセプタ21の重なり部の隙間
のコンダクタンスは、約1.3cc/sec以下と極微少である
ことがわかる。この隙間のコンダクタンスは、サセプタ
等の加工精度によつて変るが、上記の例は通常の加工法
で作成した場合の例であり、特に高精度な加工が必要な
わけではない。ウエハ20を加熱すると、領域26内のArガ
スも加熱されるためその分だけ若干圧力が上昇する。し
かし、領域25内のArの圧力はほとんど変化しない。ウエ
ハ20の温度を800℃程度に加熱しても傾向は変わらな
い。このことは、ウエハ20を高温に加熱しても、ウエハ
20とサセプタ21の重なり部の隙間（コンダクタンス）が
大きくならないことを示している。これに対して、同じ
条件で、サセプタ21の材料を金属、例えば、厚さ5mmの
チタンにすると、ウエハとサセプタの温度上昇と共に領
域26内の圧力が低下してしまう。金属サセプタの熱歪に
より、重なり部の隙間が大きくなつてしまうことを示し
ている。金属は、熱変形によつて加工歪みが開放される
場合には元の形状に戻らない場合がある。板厚が薄くな
る程そのような変形が顕著になる。
エハ20とサセプタ21の重なり部の隙間のコンダクタンス
は、以下のようになる。パージガス排気口30は閉じ、ウ
エハ20には４インチ径0.5mm厚のSiウエハを用い、重な
り部ウエハの周囲5mmとし、サセプタ21の厚さを5mmとし
て実験した。パージガス導入口27からArガスを0.01sccm
流し、排気口29から1000l/secの能力を有するポンプで
排気すると、領域26内のArガスの圧力は、約0.1Torrと
なり、領域25内のArガスの圧力は、約２×10-5Torrとな
つた。これからウエハ20とサセプタ21の重なり部の隙間
のコンダクタンスは、約1.3cc/sec以下と極微少である
ことがわかる。この隙間のコンダクタンスは、サセプタ
等の加工精度によつて変るが、上記の例は通常の加工法
で作成した場合の例であり、特に高精度な加工が必要な
わけではない。ウエハ20を加熱すると、領域26内のArガ
スも加熱されるためその分だけ若干圧力が上昇する。し
かし、領域25内のArの圧力はほとんど変化しない。ウエ
ハ20の温度を800℃程度に加熱しても傾向は変わらな
い。このことは、ウエハ20を高温に加熱しても、ウエハ
20とサセプタ21の重なり部の隙間（コンダクタンス）が
大きくならないことを示している。これに対して、同じ
条件で、サセプタ21の材料を金属、例えば、厚さ5mmの
チタンにすると、ウエハとサセプタの温度上昇と共に領
域26内の圧力が低下してしまう。金属サセプタの熱歪に
より、重なり部の隙間が大きくなつてしまうことを示し
ている。金属は、熱変形によつて加工歪みが開放される
場合には元の形状に戻らない場合がある。板厚が薄くな
る程そのような変形が顕著になる。
サセプタ21は、第１図に示されているように、ウエハ
20の周囲のみと接触するように中心部にウエハ20を載置
できる段部Ａを持つた穴21aが開けられる。このような
構造にしてあるのは以下の理由による。ソースガスがウ
エハ20との重なり部に回り込んで、重なり部のサセプタ
21の表面に膜が成長してしまうため、その膜がヒータの
放射光に対して不透明な場合には、その膜に熱が吸収さ
れてしまい、その部位の上にあるウエハの温度は下がつ
てしまう。そこで、本CVD装置では、ウエハ20とサセプ
タ21の重なり部の面積を最小限にし、かつ、２つの領域
25と領域26との間の隙間を最小限にするためにウエハ20
の周囲のみがサセプタ21と接触する構造にしている。
20の周囲のみと接触するように中心部にウエハ20を載置
できる段部Ａを持つた穴21aが開けられる。このような
構造にしてあるのは以下の理由による。ソースガスがウ
エハ20との重なり部に回り込んで、重なり部のサセプタ
21の表面に膜が成長してしまうため、その膜がヒータの
放射光に対して不透明な場合には、その膜に熱が吸収さ
れてしまい、その部位の上にあるウエハの温度は下がつ
てしまう。そこで、本CVD装置では、ウエハ20とサセプ
タ21の重なり部の面積を最小限にし、かつ、２つの領域
25と領域26との間の隙間を最小限にするためにウエハ20
の周囲のみがサセプタ21と接触する構造にしている。
サセプタ21の構造は、第１図に示した構造に限らな
い。例えば、第２図に示すように、高温に加熱される部
分のみに石英ガラス部53を用い、高温に加熱されない部
分を金属部54で構成してもよい。石英ガラス53との接触
部55や反応室壁との接触部56などの高い面精度を要する
部分は、施盤を用いた加工が適している。金属部54は、
熱膨張を抑えるために水冷してもよい。
い。例えば、第２図に示すように、高温に加熱される部
分のみに石英ガラス部53を用い、高温に加熱されない部
分を金属部54で構成してもよい。石英ガラス53との接触
部55や反応室壁との接触部56などの高い面精度を要する
部分は、施盤を用いた加工が適している。金属部54は、
熱膨張を抑えるために水冷してもよい。
一方、領域25内にソースガスを導入してCVDを行なう
際に、領域26を形成する反応室22の側壁の窓24の表面が
曇らないようにするには、領域25内のソースガスの圧力
よりも領域26内のパージガスの圧力の方を高くしておけ
ばよい。それらの圧力差が大きい程、ソースガスの領域
26内への侵入をより効果的に防止することができるが、
通常は、0.1Torr程度あれば充分である。パージガスの
圧力を大幅に高くすると、パージガスの圧力でウエハ20
が浮いてしまう。パージガスの圧力を高くする場合に
は、第４図に示すように、サセプタ21上に置かれたウエ
ハ20の周囲をウエハ押え具31で押え、ウエハ20が浮かな
いようにすれば良い。
際に、領域26を形成する反応室22の側壁の窓24の表面が
曇らないようにするには、領域25内のソースガスの圧力
よりも領域26内のパージガスの圧力の方を高くしておけ
ばよい。それらの圧力差が大きい程、ソースガスの領域
26内への侵入をより効果的に防止することができるが、
通常は、0.1Torr程度あれば充分である。パージガスの
圧力を大幅に高くすると、パージガスの圧力でウエハ20
が浮いてしまう。パージガスの圧力を高くする場合に
は、第４図に示すように、サセプタ21上に置かれたウエ
ハ20の周囲をウエハ押え具31で押え、ウエハ20が浮かな
いようにすれば良い。
ここで、サセプタ21が石英ガラスから成る場合のもう
一つの利点について述べる。後述するように、本願のこ
のCVD装置を用いたCVD法の発明においては、ソースガス
の一つとして四塩化チタン（TiCl4）ガスを用いる。膜
形成時の反応では、TiCl4が分解して塩素（Cl2）や塩化
水素（HCl）を生ずるのであるが、Cl2やHClは腐食性が
強く、シリコンなどをエツチングするエツチングガスで
もある。しかしながら、SiO2はこれらの塩素系ガスに侵
され難いという性質を持つている。石英ガラスはSiO2か
ら成るので、これら塩素系ガスにエツチングされない。
一つの利点について述べる。後述するように、本願のこ
のCVD装置を用いたCVD法の発明においては、ソースガス
の一つとして四塩化チタン（TiCl4）ガスを用いる。膜
形成時の反応では、TiCl4が分解して塩素（Cl2）や塩化
水素（HCl）を生ずるのであるが、Cl2やHClは腐食性が
強く、シリコンなどをエツチングするエツチングガスで
もある。しかしながら、SiO2はこれらの塩素系ガスに侵
され難いという性質を持つている。石英ガラスはSiO2か
ら成るので、これら塩素系ガスにエツチングされない。
このような構成のCVD装置を用いて、シリコン表面と
絶縁体表面を有する基板を用いてシリコン表面に選択的
に膜を形成する方法を説明する。なお、この装置には前
述したロードロツク機構が設けられ、ウエハ20を加熱し
た状態でも反応室22内の残留ガスが２×10-6Torr以下に
なるように排気されている。また、導入口28から供給さ
れるソースガスは塩素を含むガスであり、その流れが分
子流となるような低い圧力範囲であつても、高温での使
用に耐えるようにされている。また、領域26にはソース
ガスが侵入しないようにソースガスよりも高い圧力のパ
ージガスが導入口27から供給されている。膜成長に際し
ては、基板としてシリコン（Si）（100）ウエハ20を用
い、そのSiウエハを熱酸化した後、ホトリソグラフイー
と湿式エツチングにより熱酸化膜をパタン化した（第３
図（ａ））。そのウエハを希フツ酸に浸漬してSi表面の
自然酸化膜（第３図（ａ）のf1）を除去し、水洗・乾燥
後、空気中に所定の時間放置した。このウエハを前記の
CVD装置に装填し、約720℃に加熱してからソースガスと
してシラン（SiH4）ガスと四塩化チタン（TiCl4）ガス
を同時に供給し、Si表面のみにチタンシリサイド（TiSi
x）膜を選択的に成長させた。SiH4ガスの供給流量は10S
CCM、圧力は1mTorrであり、TiCl4ガスの圧力は５〜10×
10-6Torrである。成長時間は、約１分で、この間に200
〜300Å高さの核または膜が成長する。
絶縁体表面を有する基板を用いてシリコン表面に選択的
に膜を形成する方法を説明する。なお、この装置には前
述したロードロツク機構が設けられ、ウエハ20を加熱し
た状態でも反応室22内の残留ガスが２×10-6Torr以下に
なるように排気されている。また、導入口28から供給さ
れるソースガスは塩素を含むガスであり、その流れが分
子流となるような低い圧力範囲であつても、高温での使
用に耐えるようにされている。また、領域26にはソース
ガスが侵入しないようにソースガスよりも高い圧力のパ
ージガスが導入口27から供給されている。膜成長に際し
ては、基板としてシリコン（Si）（100）ウエハ20を用
い、そのSiウエハを熱酸化した後、ホトリソグラフイー
と湿式エツチングにより熱酸化膜をパタン化した（第３
図（ａ））。そのウエハを希フツ酸に浸漬してSi表面の
自然酸化膜（第３図（ａ）のf1）を除去し、水洗・乾燥
後、空気中に所定の時間放置した。このウエハを前記の
CVD装置に装填し、約720℃に加熱してからソースガスと
してシラン（SiH4）ガスと四塩化チタン（TiCl4）ガス
を同時に供給し、Si表面のみにチタンシリサイド（TiSi
x）膜を選択的に成長させた。SiH4ガスの供給流量は10S
CCM、圧力は1mTorrであり、TiCl4ガスの圧力は５〜10×
10-6Torrである。成長時間は、約１分で、この間に200
〜300Å高さの核または膜が成長する。
この結果、前記の希フツ酸処理後の空気中放置時間の
長短が、成長するチタンシリサイドの核密度に大きく影
響することがわかつた。すなわち、長時間空気中に放置
し、Si面の疎水性が弱くなつたり、なくなつたりした場
合には、核密度は非常に低く、数〜数10μｍ□の領域に
１個程度しか核が成長しないが、空気中放置時間が数分
でSi面の疎水性が明瞭にある場合には、核密度は非常に
高く、0.1〜0.数μｍ□の領域に１個程度の核が成長す
ることがわかつた。
長短が、成長するチタンシリサイドの核密度に大きく影
響することがわかつた。すなわち、長時間空気中に放置
し、Si面の疎水性が弱くなつたり、なくなつたりした場
合には、核密度は非常に低く、数〜数10μｍ□の領域に
１個程度しか核が成長しないが、空気中放置時間が数分
でSi面の疎水性が明瞭にある場合には、核密度は非常に
高く、0.1〜0.数μｍ□の領域に１個程度の核が成長す
ることがわかつた。
次に、希フツ酸処理後、数分間空気中に放置したウエ
ハを上記CVD装置に装填し、チタンシリサイドを成長さ
せる前に、ウエハを約720℃程度に加熱し、反応室にSiH
4ガスのみを供給し、SiH4ガスの自然酸化膜に対する還
元作用を利用して希フツ酸処理後にSi表面に成長した自
然酸化膜を還元・除去した後（第３図（ｂ））、引き続
いて、SiH4ガスによる自然酸化膜の還元処理を行なわな
い前記の成長法と同じ工程、すなわち、ソースガスとし
てSiH4ガスとTiCl4ガスを同時に供給してSi表面のみに
チタンシリサイド膜を選択的に成長させた（第３図
（ｃ）のf2）。SiH4ガスによる自然酸化膜の還元処理を
行なつてからチタンシリサイド膜を選択成長させる。
ハを上記CVD装置に装填し、チタンシリサイドを成長さ
せる前に、ウエハを約720℃程度に加熱し、反応室にSiH
4ガスのみを供給し、SiH4ガスの自然酸化膜に対する還
元作用を利用して希フツ酸処理後にSi表面に成長した自
然酸化膜を還元・除去した後（第３図（ｂ））、引き続
いて、SiH4ガスによる自然酸化膜の還元処理を行なわな
い前記の成長法と同じ工程、すなわち、ソースガスとし
てSiH4ガスとTiCl4ガスを同時に供給してSi表面のみに
チタンシリサイド膜を選択的に成長させた（第３図
（ｃ）のf2）。SiH4ガスによる自然酸化膜の還元処理を
行なつてからチタンシリサイド膜を選択成長させる。
この実施例の方法で成長させたチタンシリサイドの核
密度は、SiH4ガスによる自然酸化膜の還元処理を行なわ
なかつた場合に比べてより高くなつた。この結果と、Si
H4ガスによる還元処理を行なわなかつた場合の結果とを
比較すると、希フツ酸処理後のSi表面の僅かな酸化や汚
染が、チタンシリサイドの成長核密度に影響を及ぼして
いることが分かる。
密度は、SiH4ガスによる自然酸化膜の還元処理を行なわ
なかつた場合に比べてより高くなつた。この結果と、Si
H4ガスによる還元処理を行なわなかつた場合の結果とを
比較すると、希フツ酸処理後のSi表面の僅かな酸化や汚
染が、チタンシリサイドの成長核密度に影響を及ぼして
いることが分かる。
次に、上記の第１の実験例で用いたSiウエハとは表面
状態の異なるSiウエハを用いた場合の第２の実験例につ
いて述べる。
状態の異なるSiウエハを用いた場合の第２の実験例につ
いて述べる。
Si（100）ウエハを熱酸化し、ホトリソグラフイーと
ドライエツチングにより熱酸化膜をパタン化した。その
ウエハを希フツ酸に浸漬してSi表面の自然酸化膜を除去
し、水洗・乾燥後、空気中に所定の時間放置した。この
ウエハの表面状態は、希フツ酸に浸漬してSi表面の自然
酸化膜を除去した時点では、Si面の疎水性が明瞭に確認
できたが、水洗中に疎水性が完全に失われるものであつ
た。このウエハを用いて上記の第１の実験例と同じ条件
でチタンシリサイド膜を選択的に成長させた。
ドライエツチングにより熱酸化膜をパタン化した。その
ウエハを希フツ酸に浸漬してSi表面の自然酸化膜を除去
し、水洗・乾燥後、空気中に所定の時間放置した。この
ウエハの表面状態は、希フツ酸に浸漬してSi表面の自然
酸化膜を除去した時点では、Si面の疎水性が明瞭に確認
できたが、水洗中に疎水性が完全に失われるものであつ
た。このウエハを用いて上記の第１の実験例と同じ条件
でチタンシリサイド膜を選択的に成長させた。
その結果、希フツ酸処理後の空気中放置時間の長短に
かかわらず、核密度は非常に低く、数10μｍ□の領域に
１個程度しか核が成長しなかつた。これに対して、希フ
ツ酸処理後、数分間空気中に放置したウエハを、上記の
SiH4ガスによる自然酸化膜の還元処理と同じ方法で還元
してからチタンシリサイド膜を選択的に成長させた場合
には、0.数μｍ□の領域に１個程度、緻密に核が成長す
ることが分かつた。更に、希フツ酸処理後、数時間空気
中に放置したウエハでも、SiH4ガスによつて自然酸化膜
を還元処理できることが分かつた。そのウエハにチタン
シリサイド膜を選択的に成長させた場合にも、0.数μｍ
□の領域に１個程度、緻密に核が成長することが分かつ
た。
かかわらず、核密度は非常に低く、数10μｍ□の領域に
１個程度しか核が成長しなかつた。これに対して、希フ
ツ酸処理後、数分間空気中に放置したウエハを、上記の
SiH4ガスによる自然酸化膜の還元処理と同じ方法で還元
してからチタンシリサイド膜を選択的に成長させた場合
には、0.数μｍ□の領域に１個程度、緻密に核が成長す
ることが分かつた。更に、希フツ酸処理後、数時間空気
中に放置したウエハでも、SiH4ガスによつて自然酸化膜
を還元処理できることが分かつた。そのウエハにチタン
シリサイド膜を選択的に成長させた場合にも、0.数μｍ
□の領域に１個程度、緻密に核が成長することが分かつ
た。
超高真空中でSi基板を高温に加熱すると、Si表面の自
然酸化膜が蒸発して清浄なSi面が得られることが良く知
られているが、本発明の効果は、この高温加熱による効
果ではないことが次の実験によつて明らかである。すな
わち、上記の第２の実験例と同様に希フツ酸処理したウ
エハを水洗・乾燥して空気中に数分間放置し、反応室内
でソースガスを供給せずに、SiH4ガスによつて自然酸化
膜を還元するに要する時間（通常は、数分間）の３倍以
上の時間にわたつて自然酸化膜還元時と同じ温度に加熱
してからSiH4ガスとTiCl4ガスをほぼ同時に供給してチ
タンシリサイドを成長させた場合、核密度は高くなら
ず、加熱時間が短かい場合とほぼ同様の核密度になつ
た。この結果から、自然酸化膜の還元がウエハの真空中
加熱によつて成されたのではないことが分かつた。
然酸化膜が蒸発して清浄なSi面が得られることが良く知
られているが、本発明の効果は、この高温加熱による効
果ではないことが次の実験によつて明らかである。すな
わち、上記の第２の実験例と同様に希フツ酸処理したウ
エハを水洗・乾燥して空気中に数分間放置し、反応室内
でソースガスを供給せずに、SiH4ガスによつて自然酸化
膜を還元するに要する時間（通常は、数分間）の３倍以
上の時間にわたつて自然酸化膜還元時と同じ温度に加熱
してからSiH4ガスとTiCl4ガスをほぼ同時に供給してチ
タンシリサイドを成長させた場合、核密度は高くなら
ず、加熱時間が短かい場合とほぼ同様の核密度になつ
た。この結果から、自然酸化膜の還元がウエハの真空中
加熱によつて成されたのではないことが分かつた。
SiH4ガスの自然酸化膜に対する還元作用は、900℃程
度以上の高温で起こることは良く知られているが、上記
の実験により、700℃〜750℃程度でも起こることが明ら
かとなつた。SiH4ガスが自然酸化膜を還元していること
は、SiH4ガスを供給し続けると、Si表面にSiが結晶性良
くエピタキシヤル成長することから裏付けられる。Si表
面に自然酸化膜が残つていると、成長するSiは結晶性良
くエピタキシヤル成長せず、双晶が出たり多結晶Siにな
るはずである。このような低温でのSiH4ガスの自然酸化
膜に対する還元作用については、ホツトウオール型CVD
装置を用いたウルトラクリーン雰囲気中でのSiのエピタ
キシヤル成長の実験結果から室田等も推測している（電
子情報通信学会技術研究報告、Vol.88、No.162、９〜13
頁、1988年（SDM88−３）、及び、Applied Physics Let
ters,Vol.54,No.11（1989）1007。）。本発明者等は上
記のチタンシリサイド膜の選択成長とSiの選択エピタキ
シヤル成長の実験により、低温でのSiH4ガスの自然酸化
膜の還元作用を確信に至らせた（Japanese Journal of
Applied Physics,Vol.29,No.1（1990）L185.）。
度以上の高温で起こることは良く知られているが、上記
の実験により、700℃〜750℃程度でも起こることが明ら
かとなつた。SiH4ガスが自然酸化膜を還元していること
は、SiH4ガスを供給し続けると、Si表面にSiが結晶性良
くエピタキシヤル成長することから裏付けられる。Si表
面に自然酸化膜が残つていると、成長するSiは結晶性良
くエピタキシヤル成長せず、双晶が出たり多結晶Siにな
るはずである。このような低温でのSiH4ガスの自然酸化
膜に対する還元作用については、ホツトウオール型CVD
装置を用いたウルトラクリーン雰囲気中でのSiのエピタ
キシヤル成長の実験結果から室田等も推測している（電
子情報通信学会技術研究報告、Vol.88、No.162、９〜13
頁、1988年（SDM88−３）、及び、Applied Physics Let
ters,Vol.54,No.11（1989）1007。）。本発明者等は上
記のチタンシリサイド膜の選択成長とSiの選択エピタキ
シヤル成長の実験により、低温でのSiH4ガスの自然酸化
膜の還元作用を確信に至らせた（Japanese Journal of
Applied Physics,Vol.29,No.1（1990）L185.）。
SiH4ガスによる自然酸化膜の還元の終了時点について
は、反応室壁に設けたガラス窓を通してHe−Neレーザ光
をウエハのSi表面に当てておき、Siがエピタキシヤル成
長し始めるときのSi核成長によつて生ずるレーザ光の散
乱光を検知することによつて終了時点とした。この散乱
光は、SiH4ガスを反応室内に供給してから数10秒〜数分
のオフセツト時間の後に徐々に現われてくる。自然酸化
膜の還元は、このオフセツト時間中に行なわれているも
のと考えられる。Si核成長は、ウエハの面方位によつて
著しく生ずる場合と余り生じない場合とがあるが、本実
験のように（100）基板を用いた場合には、著しく生ず
る。ただし、この場合、基板面に対して斜めの面の成長
速度が早いため、成長を続けるとほぼ完全に平坦な膜に
なる。この膜成長の様子からSi膜が結晶性良くエピタキ
シヤル成長したことが分かるが、成長初期の核の状態で
も電子線回折による分析で双晶や多結晶を伴なわずに結
晶性良くエピタキシヤル成長していることが確認でき
る。
は、反応室壁に設けたガラス窓を通してHe−Neレーザ光
をウエハのSi表面に当てておき、Siがエピタキシヤル成
長し始めるときのSi核成長によつて生ずるレーザ光の散
乱光を検知することによつて終了時点とした。この散乱
光は、SiH4ガスを反応室内に供給してから数10秒〜数分
のオフセツト時間の後に徐々に現われてくる。自然酸化
膜の還元は、このオフセツト時間中に行なわれているも
のと考えられる。Si核成長は、ウエハの面方位によつて
著しく生ずる場合と余り生じない場合とがあるが、本実
験のように（100）基板を用いた場合には、著しく生ず
る。ただし、この場合、基板面に対して斜めの面の成長
速度が早いため、成長を続けるとほぼ完全に平坦な膜に
なる。この膜成長の様子からSi膜が結晶性良くエピタキ
シヤル成長したことが分かるが、成長初期の核の状態で
も電子線回折による分析で双晶や多結晶を伴なわずに結
晶性良くエピタキシヤル成長していることが確認でき
る。
以上に述べたように、チタンシリサイドの選択的CVD
においては、Si表面の清浄度によつて、膜成長の初期過
程での核密度が著しく影響を受けることが判明した。膜
成長の初期過程において、チタンシリサイドの核密度が
低いと、薄くて緻密な膜を成長させることはできず、ま
た、厚くした場合でも、凹凸の激しい膜になつてしま
う。Si表面の自然酸化膜の厚さが著しく厚かつたり、著
しく汚れている場合には、チタンシリサイド膜を選択的
に成長させることすら困難である。
においては、Si表面の清浄度によつて、膜成長の初期過
程での核密度が著しく影響を受けることが判明した。膜
成長の初期過程において、チタンシリサイドの核密度が
低いと、薄くて緻密な膜を成長させることはできず、ま
た、厚くした場合でも、凹凸の激しい膜になつてしま
う。Si表面の自然酸化膜の厚さが著しく厚かつたり、著
しく汚れている場合には、チタンシリサイド膜を選択的
に成長させることすら困難である。
選択的CVD法におけるこのような表面清浄度の影響
は、他の系、例えば、トリイソブチルアルミニウムガス
を用いたアルミニウムの選択的CVD法（特開昭63−33569
号公報）や、タングステンの選択的CVD法等にも見られ
る。
は、他の系、例えば、トリイソブチルアルミニウムガス
を用いたアルミニウムの選択的CVD法（特開昭63−33569
号公報）や、タングステンの選択的CVD法等にも見られ
る。
以上、Si表面の清浄度の僅かな差が、膜成長初期の核
密度に大きな影響を及ぼすことを見出した実験について
本発明の一実施例と共に述べたが、本発明は、上記の一
実施例に限られるものではない。SiH4ガスの自然酸化膜
の還元・除去作用は、SiH4ガスの供給流量や圧力，及び
基板温度に対して大きな幅がある。その幅は、SiH4ガス
によつて自然酸化膜が付いたSi面上にSiをエピタキシヤ
ル成長させ得る流量，圧力及び基板温度の範囲とほぼ等
しいものと考えられる。SiH4ガスの代わりにジシラン
（Si2H6）ガスを用いても同様の結果を得ることができ
る。上記の実施例のように、チタンシリサイド膜を選択
成長させる場合には、SiH4ガスによつて自然酸化膜を還
元・除去するときの基板温度とチタンシリサイドを成長
させるときの基板温度とを等しくすることができる。ま
た、SiH4ガスの流量と圧力についても等しくすることが
できる。従つてこの場合には、基板温度とSiH4ガスの流
量・圧力を一定に保ち、自然酸化膜の還元の終点を検出
した後、時間を置かずに直ちにTiCl4ガスを供給してチ
タンシリサイド膜を成長させることができる。ウエハの
加熱系にランプヒータ等の温度変化の時定数の短いもの
を用いると、SiH4ガスにより自然酸化膜の還元処理時の
基板温度と、その後の膜の選択成長時の基板温度が異な
る場合であつても、迅速に基板温度を変えることができ
るので、Si表面の酸化や汚染を最小限にして膜を成長さ
せることができる。
密度に大きな影響を及ぼすことを見出した実験について
本発明の一実施例と共に述べたが、本発明は、上記の一
実施例に限られるものではない。SiH4ガスの自然酸化膜
の還元・除去作用は、SiH4ガスの供給流量や圧力，及び
基板温度に対して大きな幅がある。その幅は、SiH4ガス
によつて自然酸化膜が付いたSi面上にSiをエピタキシヤ
ル成長させ得る流量，圧力及び基板温度の範囲とほぼ等
しいものと考えられる。SiH4ガスの代わりにジシラン
（Si2H6）ガスを用いても同様の結果を得ることができ
る。上記の実施例のように、チタンシリサイド膜を選択
成長させる場合には、SiH4ガスによつて自然酸化膜を還
元・除去するときの基板温度とチタンシリサイドを成長
させるときの基板温度とを等しくすることができる。ま
た、SiH4ガスの流量と圧力についても等しくすることが
できる。従つてこの場合には、基板温度とSiH4ガスの流
量・圧力を一定に保ち、自然酸化膜の還元の終点を検出
した後、時間を置かずに直ちにTiCl4ガスを供給してチ
タンシリサイド膜を成長させることができる。ウエハの
加熱系にランプヒータ等の温度変化の時定数の短いもの
を用いると、SiH4ガスにより自然酸化膜の還元処理時の
基板温度と、その後の膜の選択成長時の基板温度が異な
る場合であつても、迅速に基板温度を変えることができ
るので、Si表面の酸化や汚染を最小限にして膜を成長さ
せることができる。
次に、CVD装置の他の構成を第５図に示す。第１図に
示した実施例と同じものには同じ番号を付し、説明を省
略する。第１の実施例と異なる点は、窓24とランプヒー
タ23が無く、その代わりに領域26内にコイルヒータ等の
ヒータ（発熱体）60と熱反射板61が設けられていること
である。ヒータ60は絶縁ガイシ62などによつて保持され
ている。ヒータ60からの輻射光は、ウエハ20の裏面に直
接達してウエハ20を加熱するようになされている。熱反
射板61は、ヒータ60からの輻射光を反射したり再輻射す
ることによつて、反応室の壁などが過熱されるのを防止
するために設けられている。
示した実施例と同じものには同じ番号を付し、説明を省
略する。第１の実施例と異なる点は、窓24とランプヒー
タ23が無く、その代わりに領域26内にコイルヒータ等の
ヒータ（発熱体）60と熱反射板61が設けられていること
である。ヒータ60は絶縁ガイシ62などによつて保持され
ている。ヒータ60からの輻射光は、ウエハ20の裏面に直
接達してウエハ20を加熱するようになされている。熱反
射板61は、ヒータ60からの輻射光を反射したり再輻射す
ることによつて、反応室の壁などが過熱されるのを防止
するために設けられている。
ヒータ60の材料としては、タンタル（Ta）やタングス
テン（Ｗ）が適している。これらの線をコイル状に密に
巻き、表面積を大きくして輻射光量が大きくなるように
する。熱反射板61は、モリブデン（Mo），タンタル（T
a），タングステン（Ｗ）等の高融点金属が適してい
る。また、絶縁ガイシ62は、高融点の絶縁物であれば良
いが、ヒータ60の温度を余り高くしなければ石英ガラス
でも良い。例えば、ヒータ60にTa、熱反射板61にMo、絶
縁ガイシ62に石英ガラスを用いたとき、Siウエハ20を10
00℃程度まで加熱することができる。
テン（Ｗ）が適している。これらの線をコイル状に密に
巻き、表面積を大きくして輻射光量が大きくなるように
する。熱反射板61は、モリブデン（Mo），タンタル（T
a），タングステン（Ｗ）等の高融点金属が適してい
る。また、絶縁ガイシ62は、高融点の絶縁物であれば良
いが、ヒータ60の温度を余り高くしなければ石英ガラス
でも良い。例えば、ヒータ60にTa、熱反射板61にMo、絶
縁ガイシ62に石英ガラスを用いたとき、Siウエハ20を10
00℃程度まで加熱することができる。
第５図において、ヒータ60に高い電圧を印加して加熱
するように設計すると、反応室22の領域26内をパージガ
スで満たした時、放電によつてヒータ60が破壊され易く
なるので、そのような時には、パージガスの圧力は余り
高くしない方が良い。
するように設計すると、反応室22の領域26内をパージガ
スで満たした時、放電によつてヒータ60が破壊され易く
なるので、そのような時には、パージガスの圧力は余り
高くしない方が良い。
以上説明した２つのCVD装置の主要な相違は、ヒータ
の輻射光の波長分布が異なることである。すなわち、ラ
ンプヒータ23を用いる第１の実施例では、発熱体の温度
を高くすることができるので、可視成分を多くすること
ができるのに対し、コイルヒータ60等を用いる第２の実
施例では、パージガスによる冷却効果がほとんどないこ
とから、絶縁ガイシ62等の局部的な過熱による故障が発
生し易くなるので、余り発熱体の輝度を高めることがで
きず、赤外成分の多い状態で使用することになる。この
差は、ウエハ20として、波長の長い赤外光を良く透過し
てしまうSiウエハを用いるとき顕著になる。即ち、第２
の実施例では、Siウエハを透過する赤外光が多くなり、
この赤外光は、Siウエハの表面に金属膜を成長させたと
き、金属膜に吸収させてその温度を上昇させるという作
用をする。したがつて、金属膜の成長中に表面の温度を
一定に保とうとする場合には、第１の実施例の方が制御
し易いものと推察される。
の輻射光の波長分布が異なることである。すなわち、ラ
ンプヒータ23を用いる第１の実施例では、発熱体の温度
を高くすることができるので、可視成分を多くすること
ができるのに対し、コイルヒータ60等を用いる第２の実
施例では、パージガスによる冷却効果がほとんどないこ
とから、絶縁ガイシ62等の局部的な過熱による故障が発
生し易くなるので、余り発熱体の輝度を高めることがで
きず、赤外成分の多い状態で使用することになる。この
差は、ウエハ20として、波長の長い赤外光を良く透過し
てしまうSiウエハを用いるとき顕著になる。即ち、第２
の実施例では、Siウエハを透過する赤外光が多くなり、
この赤外光は、Siウエハの表面に金属膜を成長させたと
き、金属膜に吸収させてその温度を上昇させるという作
用をする。したがつて、金属膜の成長中に表面の温度を
一定に保とうとする場合には、第１の実施例の方が制御
し易いものと推察される。
上記の第１図ないしは第５図により示した構成では、
いずれも、ウエハ20の表面（ソースガスに晒される方の
面）が上向きの場合を示しているが、ヒータやサセプタ
などの上下を逆にしてウエハの表面を下向きにしてもよ
い。その場合には、ヒータやサセプタを保持すると共
に、ウエハを例えば第４図に示したウエハ押え具31のよ
うなものでサセプタ21に押し付けるようにすればよい。
ウエハの保持部を若干改造することにより、ウエハを立
ててその表面を横向きにすることも勿論可能である。
いずれも、ウエハ20の表面（ソースガスに晒される方の
面）が上向きの場合を示しているが、ヒータやサセプタ
などの上下を逆にしてウエハの表面を下向きにしてもよ
い。その場合には、ヒータやサセプタを保持すると共
に、ウエハを例えば第４図に示したウエハ押え具31のよ
うなものでサセプタ21に押し付けるようにすればよい。
ウエハの保持部を若干改造することにより、ウエハを立
ててその表面を横向きにすることも勿論可能である。
次に、チタンシリサイド膜の成長にあたつて、チタン
シリサイド膜の抵抗と下地のシリコンの消費量を精密に
制御する方法について述べる。以下の実施例で詳細に述
べるように、下地のシリコンの消費量の抑制は、反応室
に供給するシランガスの流量に対して四塩化チタンガス
の流量の比を他の通常のCVDで行なわれる複数のソース
ガスの流量比に比較し極端に小さくすることで、達成で
きることが見い出された。
シリサイド膜の抵抗と下地のシリコンの消費量を精密に
制御する方法について述べる。以下の実施例で詳細に述
べるように、下地のシリコンの消費量の抑制は、反応室
に供給するシランガスの流量に対して四塩化チタンガス
の流量の比を他の通常のCVDで行なわれる複数のソース
ガスの流量比に比較し極端に小さくすることで、達成で
きることが見い出された。
本実施例では、第６図に示すCVD装置を用いる。この
装置は、第５図のCVD装置に四塩化チタンガスの微少流
量制御機構を付加したものである。第５図と同じ部分は
説明を省略する。42は、液状の四塩化チタンが貯えられ
たタンク、43はこのタンク42に連なるマスフローコント
ローラ、44はこのコントローラ43の出力と反応室22のソ
ースガス導入口28との間に配置される微少流量制御部で
ある。この微少流量制御部44は、バルブ45および46、コ
ンダクタンスバルブ47および48、真空排気ポンプ49、お
よび圧力計50で構成される。
装置は、第５図のCVD装置に四塩化チタンガスの微少流
量制御機構を付加したものである。第５図と同じ部分は
説明を省略する。42は、液状の四塩化チタンが貯えられ
たタンク、43はこのタンク42に連なるマスフローコント
ローラ、44はこのコントローラ43の出力と反応室22のソ
ースガス導入口28との間に配置される微少流量制御部で
ある。この微少流量制御部44は、バルブ45および46、コ
ンダクタンスバルブ47および48、真空排気ポンプ49、お
よび圧力計50で構成される。
このような構成において、タンク42に貯えられた液体
の四塩化チタンから蒸発した四塩化チタンガスは、マス
フローコントローラ43によりその流量が制御されて微少
流量制御部44に供給される。この微少流量制御部44にお
いて、四塩化チタンガスの流量は、コンダクタンスバル
ブ47および48の開閉度（コンダクタンス）を設定するこ
とで調整する。バルブ45は四塩化チタンガスを供給して
いるときには常に開けておき、圧力計50で測定する四塩
化チタンガスの圧力を一定に保つておく。バルブ48の開
閉によつて四塩化チタンガスの反応室22への供給が開始
または停止される。ここで、真空排気ポンプ49は、ター
ボ分子ポンプ等の高真空排気が可能なポンプが適してい
る。以上のようなガス流量制御機構を設けることによ
り、四塩化チタンガスの微少流量の供給が可能である。
の四塩化チタンから蒸発した四塩化チタンガスは、マス
フローコントローラ43によりその流量が制御されて微少
流量制御部44に供給される。この微少流量制御部44にお
いて、四塩化チタンガスの流量は、コンダクタンスバル
ブ47および48の開閉度（コンダクタンス）を設定するこ
とで調整する。バルブ45は四塩化チタンガスを供給して
いるときには常に開けておき、圧力計50で測定する四塩
化チタンガスの圧力を一定に保つておく。バルブ48の開
閉によつて四塩化チタンガスの反応室22への供給が開始
または停止される。ここで、真空排気ポンプ49は、ター
ボ分子ポンプ等の高真空排気が可能なポンプが適してい
る。以上のようなガス流量制御機構を設けることによ
り、四塩化チタンガスの微少流量の供給が可能である。
シランガス51の供給については、その流量が比較的多
いため、一般的に用いられるマスフローコントローラ52
で流量制御できる。
いため、一般的に用いられるマスフローコントローラ52
で流量制御できる。
以上説明したCVD装置を用いて四塩化チタンガスの微
少流量を制御し、シリコンウエハ表面にチタンシリサイ
ド膜を成長させた。シリコンウエハは、面方位が（10
0）の単結晶ウエハで、熱酸化膜を湿式エツチング法で
窓明けしたものを用いた。面方位が（111）のウエハで
も同様な結果が得られ、チタンシリサイド膜成長に関し
てシリコンの面方位依存性は少ない。チタンシリサイド
膜の成長に先立ち、シリコンウエハを希フツ酸に浸漬し
て表面の自然酸化膜を除去した。そのウエハをロードロ
ツク機構により反応室22内のウエハサセプタ上にセツト
し、650〜720℃に加熱してシランガスのみを10SCCM、1m
Torr供給し、シリコン表面の清浄化処理を行なつた。こ
の清浄化処理に要した時間は、10秒〜４分であつた。次
に、ウエハ温度を変化させずに引き続いて四塩化チタン
ガスを0.05〜03.SCCM、２〜18×10-5Torr供給し、シラ
ンガスを50SCCM、2mTorr供給してチタンシリサイド膜を
約５分間で600〜1200Å成長させた。ここで、四塩化チ
タンガスの反応室に供給される流量は、流量が反応室内
の圧力に比例するものと仮定して既知の流量と圧力から
外押して求めた。
少流量を制御し、シリコンウエハ表面にチタンシリサイ
ド膜を成長させた。シリコンウエハは、面方位が（10
0）の単結晶ウエハで、熱酸化膜を湿式エツチング法で
窓明けしたものを用いた。面方位が（111）のウエハで
も同様な結果が得られ、チタンシリサイド膜成長に関し
てシリコンの面方位依存性は少ない。チタンシリサイド
膜の成長に先立ち、シリコンウエハを希フツ酸に浸漬し
て表面の自然酸化膜を除去した。そのウエハをロードロ
ツク機構により反応室22内のウエハサセプタ上にセツト
し、650〜720℃に加熱してシランガスのみを10SCCM、1m
Torr供給し、シリコン表面の清浄化処理を行なつた。こ
の清浄化処理に要した時間は、10秒〜４分であつた。次
に、ウエハ温度を変化させずに引き続いて四塩化チタン
ガスを0.05〜03.SCCM、２〜18×10-5Torr供給し、シラ
ンガスを50SCCM、2mTorr供給してチタンシリサイド膜を
約５分間で600〜1200Å成長させた。ここで、四塩化チ
タンガスの反応室に供給される流量は、流量が反応室内
の圧力に比例するものと仮定して既知の流量と圧力から
外押して求めた。
第７図および第８図は上記の成長条件により得られた
チタンシリサイド膜のデータであり、四塩化チタンガス
の供給流量に対する膜の比抵抗（第７図）およびシリコ
ン消費量（チタンシリサイド膜成長前のシリコン表面か
らの成長後のチタンシリサイド／シリコン界面の深さを
チタンシリサイド膜厚のパーセントで表した値）（第８
図）である。チタンシリサイド膜の比抵抗は四探針抵抗
測定器により求め、シリコンの消費量は、試料の断面を
走査電子顕微鏡で観察して求めた。
チタンシリサイド膜のデータであり、四塩化チタンガス
の供給流量に対する膜の比抵抗（第７図）およびシリコ
ン消費量（チタンシリサイド膜成長前のシリコン表面か
らの成長後のチタンシリサイド／シリコン界面の深さを
チタンシリサイド膜厚のパーセントで表した値）（第８
図）である。チタンシリサイド膜の比抵抗は四探針抵抗
測定器により求め、シリコンの消費量は、試料の断面を
走査電子顕微鏡で観察して求めた。
第７図の曲線（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、ウエハ
の温度が約720℃の場合であり、シリコン面の露出面積
が、それぞれ、約、２、８および24cm2のときの値であ
る。比抵抗は四塩化チタンガスの流量が小さくなると急
激に増大しており、増大し始める流量はシリコン面の露
出面積が大きい程多くなつている。このようなシリコン
面の露出面積による比抵抗の変化は、ローデイング効果
の存在を示している。このときのシリコン消費量は、そ
れぞれ、第８図の直線（ｅ）、（ｆ）および（ｇ）の如
くであり、シリコン消費量も比抵抗と同様にローデイン
グ効果が存在していることが分かる。シリコン消費量は
四塩化チタンガスの流量にほぼ比例して増大している。
第７図と第８図とから、チタンシリサイド膜の比抵抗が
低く、かつ、シリコン消費量が小さくなる四塩化チタン
ガスの流量は、比抵抗が増大し始める流量であることが
分かる。このときのシリコン消費量は、チタンシリサイ
ド膜厚のほぼ50％である。
の温度が約720℃の場合であり、シリコン面の露出面積
が、それぞれ、約、２、８および24cm2のときの値であ
る。比抵抗は四塩化チタンガスの流量が小さくなると急
激に増大しており、増大し始める流量はシリコン面の露
出面積が大きい程多くなつている。このようなシリコン
面の露出面積による比抵抗の変化は、ローデイング効果
の存在を示している。このときのシリコン消費量は、そ
れぞれ、第８図の直線（ｅ）、（ｆ）および（ｇ）の如
くであり、シリコン消費量も比抵抗と同様にローデイン
グ効果が存在していることが分かる。シリコン消費量は
四塩化チタンガスの流量にほぼ比例して増大している。
第７図と第８図とから、チタンシリサイド膜の比抵抗が
低く、かつ、シリコン消費量が小さくなる四塩化チタン
ガスの流量は、比抵抗が増大し始める流量であることが
分かる。このときのシリコン消費量は、チタンシリサイ
ド膜厚のほぼ50％である。
第７図（ｄ）の曲線および第８図（ｈ）の直線は、ウ
エハ温度が約650℃でシリコン露出面積が約８cm2のとき
のデータであり、ウエハ温度が低くなると、比抵抗の低
いチタンシリサイド膜を成長させるには、四塩化チタン
ガスの流量を増やす必要のあることが分かる。また、第
７図の（ｄ）曲線と第８図の（ｈ）直線とから、比抵抗
が増大し始めるときのシリコン消費量は、ウエハ温度が
高いときよりも小さい（約20％）ことが分かる。ウエハ
温度が650℃程度でもシランガスによるシリコン表面の
清浄化が可能である。清浄化に要する時間は、温度が高
いときよりも長くなる傾向にあるが、数分間である。ウ
エハ温度が低くても、シランガスによる清浄化処理を行
なえば、緻密で抵抗の低いチタンシリサイド膜が成長す
る。
エハ温度が約650℃でシリコン露出面積が約８cm2のとき
のデータであり、ウエハ温度が低くなると、比抵抗の低
いチタンシリサイド膜を成長させるには、四塩化チタン
ガスの流量を増やす必要のあることが分かる。また、第
７図の（ｄ）曲線と第８図の（ｈ）直線とから、比抵抗
が増大し始めるときのシリコン消費量は、ウエハ温度が
高いときよりも小さい（約20％）ことが分かる。ウエハ
温度が650℃程度でもシランガスによるシリコン表面の
清浄化が可能である。清浄化に要する時間は、温度が高
いときよりも長くなる傾向にあるが、数分間である。ウ
エハ温度が低くても、シランガスによる清浄化処理を行
なえば、緻密で抵抗の低いチタンシリサイド膜が成長す
る。
なお、第７図の各曲線（ａ），（ｂ），（ｃ）および
（ｄ）に対する成長条件を第１表に、第８図の各曲線
（ｅ），（ｆ），（ｇ）および（ｈ）に対する成長条件
を第２表にそれぞれ示す。
（ｄ）に対する成長条件を第１表に、第８図の各曲線
（ｅ），（ｆ），（ｇ）および（ｈ）に対する成長条件
を第２表にそれぞれ示す。
以上の実施例においては、チタンシリサイド膜は、シ
リコン表面が露出した部分のみに成長し、絶縁膜上には
全く成長しなかつた。また、成長させたチタンシリサイ
ド膜のＸ線回折パターンは、C54型のTiSl2であつた。
リコン表面が露出した部分のみに成長し、絶縁膜上には
全く成長しなかつた。また、成長させたチタンシリサイ
ド膜のＸ線回折パターンは、C54型のTiSl2であつた。
前述したCVD装置にあつては、上述の実施例のように
して、チタンシリサイド膜を繰り返し成長させても、領
域26内にソースガスがほとんど侵入しないため、長時間
の使用でも窓24の曇りやヒータ60の絶縁破壊は起こらな
かつた。また、同じ成長条件にすれば、ほぼ同じ品質の
チタンシリサイド膜を何回でも繰り返し製造することが
できた。
して、チタンシリサイド膜を繰り返し成長させても、領
域26内にソースガスがほとんど侵入しないため、長時間
の使用でも窓24の曇りやヒータ60の絶縁破壊は起こらな
かつた。また、同じ成長条件にすれば、ほぼ同じ品質の
チタンシリサイド膜を何回でも繰り返し製造することが
できた。
なお、前述では、チタンシリサイド膜を形成する場合
についてのみ述べたが、本発明はこれに限らず、ソース
ガスとして五塩化モリブデン（MoCl5）や六塩化タング
ステン（WCl6），五塩化タンタル（TaCl5）などのガス
を用いて種々の金属膜又は金属シリサイド膜を形成する
のに好適であろう。
についてのみ述べたが、本発明はこれに限らず、ソース
ガスとして五塩化モリブデン（MoCl5）や六塩化タング
ステン（WCl6），五塩化タンタル（TaCl5）などのガス
を用いて種々の金属膜又は金属シリサイド膜を形成する
のに好適であろう。
本発明において用いられる選択CVD法は、反応室内に
装填されるシリコン基板を加熱してそのシリコン表面上
の自然酸化膜をシリコンの水素化物からなるガスにより
還元除去した後、引き続いてソースガスを反応室内に供
給することにより、シリコン表面上のみに選択的に金属
膜または金属シリサイド膜を成長させるものである。
装填されるシリコン基板を加熱してそのシリコン表面上
の自然酸化膜をシリコンの水素化物からなるガスにより
還元除去した後、引き続いてソースガスを反応室内に供
給することにより、シリコン表面上のみに選択的に金属
膜または金属シリサイド膜を成長させるものである。
従つて、半導体装置の浅い接合上に薄い金属膜を選択
成長させるところに本発明を適用すると、凹凸の少ない
均一な膜を選択性良く成長させることができる。そのた
め、低いコンタクト抵抗と接合リーク電流値を持つた高
性能な半導体装置を製造することができる。また、アス
ペクト比の大きなスルーホールを金属で埋め込む場合に
本発明を適用すると、均一に埋め込むことができるの
で、製造歩留まりを上げることができる。
成長させるところに本発明を適用すると、凹凸の少ない
均一な膜を選択性良く成長させることができる。そのた
め、低いコンタクト抵抗と接合リーク電流値を持つた高
性能な半導体装置を製造することができる。また、アス
ペクト比の大きなスルーホールを金属で埋め込む場合に
本発明を適用すると、均一に埋め込むことができるの
で、製造歩留まりを上げることができる。
第１図は本発明による選択CVD法が適用されるCVD装置の
一例の基本構成を示す断面図、第２図は第１図のウエハ
サセプタの変形例を示す断面図、第３図は本発明による
ホール底へのチタンシリサイド膜の形成法を示す図、第
４図は第１図のウエハサセプタの変形例を示す断面図、
第５図は本発明による選択CVD法が適用されるCVD装置の
他の例を示す基本構成図、第６図は四塩化チタンガスの
微少流量制御機構を備えた第４図のCVD装置の変形例を
示す図、第７図は四塩化チタンガス流量に対するチタン
シリサイド膜の比抵抗を示す特性図、第８図は四塩化チ
タンガス流量に対するチタンシリサイド膜のシリコン消
費量を示す特性図、第９図は従来のCVD装置の構成を示
す概略図である。 20……ウエハ、21……ウエハサセプタ、22……反応室、
23……ランプヒータ、24……窓、25,26……領域、27…
…パージガス導入口、28……ソースガス導入口、29……
排気口、30……パージガス排気口、42……四塩化チタン
用タンク、43……マスフローコントローラ、44……微少
流量制御部、60……ヒータ。
一例の基本構成を示す断面図、第２図は第１図のウエハ
サセプタの変形例を示す断面図、第３図は本発明による
ホール底へのチタンシリサイド膜の形成法を示す図、第
４図は第１図のウエハサセプタの変形例を示す断面図、
第５図は本発明による選択CVD法が適用されるCVD装置の
他の例を示す基本構成図、第６図は四塩化チタンガスの
微少流量制御機構を備えた第４図のCVD装置の変形例を
示す図、第７図は四塩化チタンガス流量に対するチタン
シリサイド膜の比抵抗を示す特性図、第８図は四塩化チ
タンガス流量に対するチタンシリサイド膜のシリコン消
費量を示す特性図、第９図は従来のCVD装置の構成を示
す概略図である。 20……ウエハ、21……ウエハサセプタ、22……反応室、
23……ランプヒータ、24……窓、25,26……領域、27…
…パージガス導入口、28……ソースガス導入口、29……
排気口、30……パージガス排気口、42……四塩化チタン
用タンク、43……マスフローコントローラ、44……微少
流量制御部、60……ヒータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/205 Ｈ０１Ｌ 21/205 21/28 21/28 Ａ (56)参考文献 特開 昭61−221376（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−132825（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/28 - 21/288 H01L 21/44 - 21/445 H01L 29/40 - 29/51
Claims (3)
- 【請求項１】排気した反応室内にシリコン表面と絶縁体
表面を有する基板を装填する工程と、 前記基板を650℃〜750℃の範囲の所定温度に加熱する工
程と、 前記基板を前記所定温度とした状態で、シリコンの水素
化物からなるガスを前記反応室内に供給し、前記基板の
シリコン表面の自然酸化膜を還元除去する工程と、 引き続いて原料ガスを前記反応室に供給し、前記基板の
シリコン表面のみに膜を選択的に形成する工程と からなることを特徴とする選択CVD法。 - 【請求項２】請求項１記載の選択CVD法において、前記
膜は金属膜または金属シリサイド膜であることを特徴と
する選択CVD法。 - 【請求項３】請求項２記載の選択CVD法において、前記
原料ガスがシリコンの水素化物からなるガスと四塩化チ
タンガスの混合ガスであり、前記基板のシリコン表面の
みにチタンシリサイド膜が形成されることを特徴とする
選択CVD法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10007889 | 1989-04-21 | ||
| JP1-100078 | 1989-04-21 | ||
| JP1-207829 | 1989-08-14 | ||
| JP20782989 | 1989-08-14 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03224223A JPH03224223A (ja) | 1991-10-03 |
| JP2939500B2 true JP2939500B2 (ja) | 1999-08-25 |
Family
ID=26441167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10287890A Expired - Lifetime JP2939500B2 (ja) | 1989-04-21 | 1990-04-20 | 選択ｃｖｄ法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5104694A (ja) |
| JP (1) | JP2939500B2 (ja) |
| KR (1) | KR940001885B1 (ja) |
| DE (1) | DE4013143A1 (ja) |
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| FR2675309A1 (fr) * | 1991-03-22 | 1992-10-16 | Siemens Ag | Procede pour eliminer localement des couches isolantes transparentes aux ultraviolets, situees sur un substrat semiconducteur. |
| TW203633B (ja) * | 1991-06-03 | 1993-04-11 | L Air Liquide Sa Pour L Expl Des Proce | |
| KR970009274B1 (ko) * | 1991-11-11 | 1997-06-09 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 반도체장치의 도전층접속구조 및 그 제조방법 |
| JP3109687B2 (ja) * | 1992-03-09 | 2000-11-20 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置の導電層接続構造の製造方法 |
| US5393565A (en) * | 1992-06-08 | 1995-02-28 | Fujitsu Limited | Method for deposition of a refractory metal nitride and method for formation of a conductive film containing a refractory metal nitride |
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| KR100224654B1 (ko) * | 1995-09-19 | 1999-10-15 | 윤종용 | 반도체장치의 커패시터 형성방법 |
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| US6494959B1 (en) | 2000-01-28 | 2002-12-17 | Applied Materials, Inc. | Process and apparatus for cleaning a silicon surface |
| KR100517911B1 (ko) * | 2000-05-19 | 2005-10-04 | 주식회사 하이닉스반도체 | 하부전극과 스토리지 노드 콘택간의 오정렬 및확산방지막의 산화를 방지할 수 있는 반도체 장치 제조 방법 |
| JP3626115B2 (ja) * | 2001-06-14 | 2005-03-02 | 沖電気工業株式会社 | チタン化合物を含有するｃｖｄチタン膜の形成方法 |
| KR100434698B1 (ko) * | 2001-09-05 | 2004-06-07 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자의 선택적 에피성장법 |
| JP4510623B2 (ja) * | 2002-07-24 | 2010-07-28 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 加熱チャンバの熱絶縁装置及び方法 |
| KR100725098B1 (ko) * | 2005-11-17 | 2007-06-04 | 삼성전자주식회사 | 반도체 제조설비의 유량조절기 오동작 감지장치 및 그 방법 |
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