JP3224548B2 - タングステンシリサイド膜の堆積時応力を最小にする装置および方法 - Google Patents
タングステンシリサイド膜の堆積時応力を最小にする装置および方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、集積回路を製造する工程でのウェハを処理
する方法および装置の範疇であり、特にシリコンを持つ
遷移金属の化学蒸着（CVD）およびプラズマ増大化学蒸
着（PECVD）に関する。
する方法および装置の範疇であり、特にシリコンを持つ
遷移金属の化学蒸着（CVD）およびプラズマ増大化学蒸
着（PECVD）に関する。
発明の背景 集積回路の製造は、従来より基部の半導体材料のウェ
ハに種々の材料の薄膜および層を形成し、前記膜の領域
を選択的に除去して構造および回路を供する手順であ
る。ドープドシリコンは、典型的な基部ウェハ材料であ
り、種々の処理体系において金属層は前記ドープドシリ
コン、多結晶シリコンまたは基部材料から形成されたシ
リコン酸化物の上に形成される。
ハに種々の材料の薄膜および層を形成し、前記膜の領域
を選択的に除去して構造および回路を供する手順であ
る。ドープドシリコンは、典型的な基部ウェハ材料であ
り、種々の処理体系において金属層は前記ドープドシリ
コン、多結晶シリコンまたは基部材料から形成されたシ
リコン酸化物の上に形成される。
多かれ少なかれ普遍的に望まれている薄膜のいくつか
の性能があることがよく知られている。例えば、それら
の膜の適用において半導体製造の適用膜および膜堆積の
全ての種類は表面に対して良好な接着性を示すことが望
ましい。接着に関連する別の一般的な望ましい性質は、
低い堆積時膜応力である。多くの膜は堆積後にアニール
されるが、アニーリングに必要な温度および時間、膜が
アニーリングによって低減されるであろう応力レベル
は、多分堆積時の膜応力によって強く影響される。同様
に高応力付加膜は、アニーリングが効果的に完了できる
前に下地層から変形および分離される。
の性能があることがよく知られている。例えば、それら
の膜の適用において半導体製造の適用膜および膜堆積の
全ての種類は表面に対して良好な接着性を示すことが望
ましい。接着に関連する別の一般的な望ましい性質は、
低い堆積時膜応力である。多くの膜は堆積後にアニール
されるが、アニーリングに必要な温度および時間、膜が
アニーリングによって低減されるであろう応力レベル
は、多分堆積時の膜応力によって強く影響される。同様
に高応力付加膜は、アニーリングが効果的に完了できる
前に下地層から変形および分離される。
IC構造体系に要求される超薄層に物質を堆積するため
にいくつかの開発された技術がある。堆積技術は、物理
蒸着（PVD）または化学蒸着（CVD）技術に大別できる。
PVD法は、蒸発および再凝縮のようなプロセスを含み、
物質、典型的に金属が溶融し、蒸発する温度に加熱され
る。金属は、それから蒸発の照準線で一般的に表面に凝
縮し、膜を形成する。
にいくつかの開発された技術がある。堆積技術は、物理
蒸着（PVD）または化学蒸着（CVD）技術に大別できる。
PVD法は、蒸発および再凝縮のようなプロセスを含み、
物質、典型的に金属が溶融し、蒸発する温度に加熱され
る。金属は、それから蒸発の照準線で一般的に表面に凝
縮し、膜を形成する。
別のPVD法は、よく知られたスパッタ法であり、通
常、不活性ガスのプラズマがターゲット近傍に形成さ
れ、ターゲットはプラズマからイオンを引き付けるよう
にバイアスされ、そのターゲットに衝撃を与える。ター
ゲット材の原子は、運動量転移によって追い出され、一
般的にスパッタリングプロセスによって侵食されたター
ゲット表面の照準線の周囲表面で合体する原子束の粒子
を形成する。
常、不活性ガスのプラズマがターゲット近傍に形成さ
れ、ターゲットはプラズマからイオンを引き付けるよう
にバイアスされ、そのターゲットに衝撃を与える。ター
ゲット材の原子は、運動量転移によって追い出され、一
般的にスパッタリングプロセスによって侵食されたター
ゲット表面の照準線の周囲表面で合体する原子束の粒子
を形成する。
PVD法は、高レート堆積および比較的簡単な被覆装置
のようないくつかのプロセスにとって際立った有益性を
有する。適切なステップカバレージを供することが本質
的に困難であるという欠点がある。すなわち、先の被覆
およびエッチング工程でもたらされるような凹所を有す
る表面において、PVD法は影の効果を受け継ぎ局所的な
不均一の被覆厚さをもたらす。この問題は、デバイス密
度が増加し、デバイス外面形態が減少すると重要にな
る。
のようないくつかのプロセスにとって際立った有益性を
有する。適切なステップカバレージを供することが本質
的に困難であるという欠点がある。すなわち、先の被覆
およびエッチング工程でもたらされるような凹所を有す
る表面において、PVD法は影の効果を受け継ぎ局所的な
不均一の被覆厚さをもたらす。この問題は、デバイス密
度が増加し、デバイス外面形態が減少すると重要にな
る。
CVD法は、典型的に大気圧に比べて非常に低い圧力の
処理チャンバに導入されるガスからの堆積を備える。こ
れらのプロセスにおいて、１つ以上のガス状前駆体の成
分である１つ以上の物質が化学分解および／または結合
を通して基板上に堆積することによりなされる。熱によ
って注入されたエネルギー、プラズマパワーによって増
大される、は堆積をもたらす化学反応を誘発するのに用
いられる。
処理チャンバに導入されるガスからの堆積を備える。こ
れらのプロセスにおいて、１つ以上のガス状前駆体の成
分である１つ以上の物質が化学分解および／または結合
を通して基板上に堆積することによりなされる。熱によ
って注入されたエネルギー、プラズマパワーによって増
大される、は堆積をもたらす化学反応を誘発するのに用
いられる。
多くの材料がCVD技術により堆積されるが、その分野
はガスかまたは蒸気としてチャンバに導入される材料に
限られる。例えば、金属タングステンの膜はタングステ
ンヘキサフルオライド（WF6）を水素のような還元ガス
と共に表面に流すことによって加熱された基板表面に堆
積される。加熱基板表面での化学反応はWF6の減少をも
たらし、前記基板上にタングステンの膜を残し、HFガス
を生成する。タングステンは、トランジスタゲートと相
互に連結する配線との間のコンタクト膜として半導体製
造に用いられる。
はガスかまたは蒸気としてチャンバに導入される材料に
限られる。例えば、金属タングステンの膜はタングステ
ンヘキサフルオライド（WF6）を水素のような還元ガス
と共に表面に流すことによって加熱された基板表面に堆
積される。加熱基板表面での化学反応はWF6の減少をも
たらし、前記基板上にタングステンの膜を残し、HFガス
を生成する。タングステンは、トランジスタゲートと相
互に連結する配線との間のコンタクト膜として半導体製
造に用いられる。
他のよく知られたCVD法においてシリコンはシラン（S
iH4）、ジシラン（Si2H6）として、またコンタクトにと
って好ましい膜であるタングステンシリサイド（WxS
iy）の膜を作るWF6と一緒に加えるジクロロシラン（SiH
2Cl2）として供される。
iH4）、ジシラン（Si2H6）として、またコンタクトにと
って好ましい膜であるタングステンシリサイド（WxS
iy）の膜を作るWF6と一緒に加えるジクロロシラン（SiH
2Cl2）として供される。
半導体回路のデバイスで電気的なコンタクトに対する
低抵抗および低膜応力はCVD堆積タングステンシリサイ
ド膜にとって非常に望まれている特性である。残念なこ
とに、低抵抗をもたらす堆積条件は低応力をもたらさ
ず、逆である。
低抵抗および低膜応力はCVD堆積タングステンシリサイ
ド膜にとって非常に望まれている特性である。残念なこ
とに、低抵抗をもたらす堆積条件は低応力をもたらさ
ず、逆である。
アニール前後の抵抗および膜応力は、炉、CVDリアク
タ内の基板温度、プラズマパワー（使用されるなら
ば）、堆積時膜のシリコンに対するタングステンの比、
堆積中のチャンバ圧力、堆積工程中の流速およびガス
比、アニール時間および温度、並びにまだ多くのものの
ような多数の変数に依存する。これらの変数およびそれ
らの変化の結果は、タングステンシリサイドを堆積の数
年後に比較的よく知られており、一般的な競争優勢はCV
Dリアクタの異なる製造者および製造者がCVDリアクタを
使用する集積回路（ICs）の製造者、変数を正確に制御
するための方法およびハードウェアの開発によって達成
される。
タ内の基板温度、プラズマパワー（使用されるなら
ば）、堆積時膜のシリコンに対するタングステンの比、
堆積中のチャンバ圧力、堆積工程中の流速およびガス
比、アニール時間および温度、並びにまだ多くのものの
ような多数の変数に依存する。これらの変数およびそれ
らの変化の結果は、タングステンシリサイドを堆積の数
年後に比較的よく知られており、一般的な競争優勢はCV
Dリアクタの異なる製造者および製造者がCVDリアクタを
使用する集積回路（ICs）の製造者、変数を正確に制御
するための方法およびハードウェアの開発によって達成
される。
さらに、前記変数がよく知られ、かつ多くの実験が多
くの当業者により得られ、多くの特許が気がついたとし
ても、徹底的に理解されたことになる変数と当業者に以
前に指示されたのと同様に理解されなかった原因および
効果との間に微妙な相互依存が未だある。本発明者ら
は、タングステンシリサイドの堆積におけるそのような
詳細の一つより多くを発見し、方法および装置を開発
し、以前に考えられたより好ましい状況下でより望まし
い膜を供すると信じている。
くの当業者により得られ、多くの特許が気がついたとし
ても、徹底的に理解されたことになる変数と当業者に以
前に指示されたのと同様に理解されなかった原因および
効果との間に微妙な相互依存が未だある。本発明者ら
は、タングステンシリサイドの堆積におけるそのような
詳細の一つより多くを発見し、方法および装置を開発
し、以前に考えられたより好ましい状況下でより望まし
い膜を供すると信じている。
本発明者らが発見しかつ証明するプロセス効果、取ら
れる工程、開発された装置、その結果、以下で詳述する
新しく、より良好な装置および方法を供し、本発明の基
本的な例を形成する。
れる工程、開発された装置、その結果、以下で詳述する
新しく、より良好な装置および方法を供し、本発明の基
本的な例を形成する。
発明の概要 本発明の好ましい例において、CVDリアクタチャンバ
内の基板にタングステンシリサイドを堆積するのに供さ
れる方法は、（ａ）密閉されたCVDリアクタチャンバお
よびそこに位置して加熱される基板を用い、前記リアク
タチャンバに還元ガスの前流れをなし、それによって計
画されたプロセス工程が始まる前に前記基板上にタング
ステンリッチ膜の形成を防ぐ、（ｂ）WF6および他の処
理ガスをリアクタチャンバ内に導入し、所期のプロセス
によって基板上にタングステンシリサイド膜の堆積を達
成し、（ｃ）処理ガスの流れを止めてタングステンシリ
サイド膜の堆積を停止する。
内の基板にタングステンシリサイドを堆積するのに供さ
れる方法は、（ａ）密閉されたCVDリアクタチャンバお
よびそこに位置して加熱される基板を用い、前記リアク
タチャンバに還元ガスの前流れをなし、それによって計
画されたプロセス工程が始まる前に前記基板上にタング
ステンリッチ膜の形成を防ぐ、（ｂ）WF6および他の処
理ガスをリアクタチャンバ内に導入し、所期のプロセス
によって基板上にタングステンシリサイド膜の堆積を達
成し、（ｃ）処理ガスの流れを止めてタングステンシリ
サイド膜の堆積を停止する。
他の例において、処理ガスの流れを止めてタングステ
ンシリサイド膜の堆積を停止するための工程の後の還元
ガスの後流出の工程は所期のプロセス工程が完了した後
のタングステンシリサイド膜上にタングステンリッチ膜
の後形成を防ぐ。ある例において、CVDリアクタチャン
バはガスインジェクションおよび流制御補助システムに
１つ以上のマニホールドによって接続され、かつ本発明
の実施は前記CVDリアクタチャンバと前記ガスインジェ
クションおよび流制御補助システムとの間の分離バルブ
を１つのウェハに対する堆積工程の終了および他のウェ
ハの堆積工程の初期の間、実質的にずうっと閉じること
を備える。本発明の種々の例は堆積回路を製造するプロ
セスへの特別な適用を有する。
ンシリサイド膜の堆積を停止するための工程の後の還元
ガスの後流出の工程は所期のプロセス工程が完了した後
のタングステンシリサイド膜上にタングステンリッチ膜
の後形成を防ぐ。ある例において、CVDリアクタチャン
バはガスインジェクションおよび流制御補助システムに
１つ以上のマニホールドによって接続され、かつ本発明
の実施は前記CVDリアクタチャンバと前記ガスインジェ
クションおよび流制御補助システムとの間の分離バルブ
を１つのウェハに対する堆積工程の終了および他のウェ
ハの堆積工程の初期の間、実質的にずうっと閉じること
を備える。本発明の種々の例は堆積回路を製造するプロ
セスへの特別な適用を有する。
考えられる方法の種々の例において、前流れ、後流れ
および分離は個々にまたは状況が決められるならばいく
つか組み合わせて用いてもよい。
および分離は個々にまたは状況が決められるならばいく
つか組み合わせて用いてもよい。
本発明の１つの形態において、CVDリアクタシステム
は被覆されるべき基板を加熱する炉を有するCVDリアク
タチャンバ；前記CVDリアクタチャンバにガス供給マニ
ホールドによって接続されるガスインジェクションおよ
び流制御補助システム；及びCVDリアクタチャンバを前
記ガスインジェクションおよび流制御補助システムから
分離するように位置される分離バルブを備えることを供
する。前記CVD堆積は、第１期間に基板上になされ、こ
こで堆積は第２期間中に基板がCVDリアクタチャンバに
出し入れされる際に中止され、かつ分離バルブは閉じた
状態を維持し、第２期間の一部中に前記CVDリアクタチ
ャンバをガスインジェクションおよび流制御補助システ
ムから分離する。
は被覆されるべき基板を加熱する炉を有するCVDリアク
タチャンバ；前記CVDリアクタチャンバにガス供給マニ
ホールドによって接続されるガスインジェクションおよ
び流制御補助システム；及びCVDリアクタチャンバを前
記ガスインジェクションおよび流制御補助システムから
分離するように位置される分離バルブを備えることを供
する。前記CVD堆積は、第１期間に基板上になされ、こ
こで堆積は第２期間中に基板がCVDリアクタチャンバに
出し入れされる際に中止され、かつ分離バルブは閉じた
状態を維持し、第２期間の一部中に前記CVDリアクタチ
ャンバをガスインジェクションおよび流制御補助システ
ムから分離する。
図面の簡単な説明 図１は、本発明の例に係わる単一ウェハCVDリアクタ
およびガス供給システムの理想化した正面断面図であ
る。
およびガス供給システムの理想化した正面断面図であ
る。
図２は、本発明により発見された現象を示す基板上の
タングステンシリサイド膜の理想化された断面である。
タングステンシリサイド膜の理想化された断面である。
図３は、本発明の実際の例における工程を描いたプロ
セスフロー図である。
セスフロー図である。
発明の詳細な説明 多数の共通性がCVDプロセスにあることが知られてい
る。例えば、タングステンシリサイド膜を調製するCVD
プロセスを含む実質的に全ての商業的CVDプロセスは、
プロセスチャンバの大気圧より十分低い総圧力でなされ
る。典型的にハーメティックシールされて取り付けられ
るチャンバは使用され、かつ被覆されるべき基板を加熱
する装置が固定される。装置は、基板が存在し、加熱さ
れて膜が堆積される間、チャンバに処理ガスを流すよう
に供される。
る。例えば、タングステンシリサイド膜を調製するCVD
プロセスを含む実質的に全ての商業的CVDプロセスは、
プロセスチャンバの大気圧より十分低い総圧力でなされ
る。典型的にハーメティックシールされて取り付けられ
るチャンバは使用され、かつ被覆されるべき基板を加熱
する装置が固定される。装置は、基板が存在し、加熱さ
れて膜が堆積される間、チャンバに処理ガスを流すよう
に供される。
あるプロセスにおいて、エネルギーは加熱によるのと
同様にプラズマ増加によって加えられ、かつプラズマを
発生し、維持する装置が供され、任意のガスは例えばア
ルゴンのようなプロセス混合に添加され、プラズマの準
備を高める。
同様にプラズマ増加によって加えられ、かつプラズマを
発生し、維持する装置が供され、任意のガスは例えばア
ルゴンのようなプロセス混合に添加され、プラズマの準
備を高める。
あるCVDリアクタは、多くの基板が同時に処理される
バッチリアクタであり、かつあるCVDリアクタはクラス
ター治具と呼ばれる機械と共に典型的に用いられる単一
基板リアクタであり、ここで基板（同様にウェハまたは
プラテンと呼ばれる）がプロセス工程中に分離される多
数の単一基板チャンバを通して連続的に搬送される。
バッチリアクタであり、かつあるCVDリアクタはクラス
ター治具と呼ばれる機械と共に典型的に用いられる単一
基板リアクタであり、ここで基板（同様にウェハまたは
プラテンと呼ばれる）がプロセス工程中に分離される多
数の単一基板チャンバを通して連続的に搬送される。
単一基板チャンバまたはバッチシステムのいずれにお
いて、プロセスサイクルの間、前記CVDリアクタは、比
較的高真空レベル、すなわち処理中より低い圧力に吸引
される。例えば典型的な堆積プロセスにおいてプロセス
チャンバの圧力は500mtorrであり、同時に吸引中におけ
る圧力は10mtorr以下に低減される。そのような吸引の
目的は、ウェハが処理後に除去される前、処理ガスをチ
ャンバから除去するためである。これは、前記堆積プロ
セスを終え、かつ残留ガスを新しいウェハが処理される
前に常に吸引されることをなすことと強く信じられてい
る。
いて、プロセスサイクルの間、前記CVDリアクタは、比
較的高真空レベル、すなわち処理中より低い圧力に吸引
される。例えば典型的な堆積プロセスにおいてプロセス
チャンバの圧力は500mtorrであり、同時に吸引中におけ
る圧力は10mtorr以下に低減される。そのような吸引の
目的は、ウェハが処理後に除去される前、処理ガスをチ
ャンバから除去するためである。これは、前記堆積プロ
セスを終え、かつ残留ガスを新しいウェハが処理される
前に常に吸引されることをなすことと強く信じられてい
る。
両方のバッチリアクタおよび単一基板リアクタに適用
可能なやや簡素化された典型的なプロセスサイクルおよ
び堆積完了時に丁度開始点とすることは、（１）リアク
タへの不連続な処理ガスの流れ、（２）チャンバを高真
空に吸引；（３）真空下でトランスファバルブをエアー
ロックまたは搬送容積（transfer volume）へ開く；
（４）処理されウェハを除去する；（５）新しい未処理
ウェハを挿入する：（６）プロセスを完結するために予
め決められた期間に処理ガスの流れを確立することを含
む次の工程を備える。ポンプ速度が異ならなければ、吸
引（工程２）はガス流が工程１で遮られるので簡単に起
こる。しかし、しばしば真空吸引管の１つ以上の絞りバ
ルブはガス流が停止され、真空を必要とする時間を低減
する前に開かれてもよい。
可能なやや簡素化された典型的なプロセスサイクルおよ
び堆積完了時に丁度開始点とすることは、（１）リアク
タへの不連続な処理ガスの流れ、（２）チャンバを高真
空に吸引；（３）真空下でトランスファバルブをエアー
ロックまたは搬送容積（transfer volume）へ開く；
（４）処理されウェハを除去する；（５）新しい未処理
ウェハを挿入する：（６）プロセスを完結するために予
め決められた期間に処理ガスの流れを確立することを含
む次の工程を備える。ポンプ速度が異ならなければ、吸
引（工程２）はガス流が工程１で遮られるので簡単に起
こる。しかし、しばしば真空吸引管の１つ以上の絞りバ
ルブはガス流が停止され、真空を必要とする時間を低減
する前に開かれてもよい。
典型的にこの一般的なプロセスフローにおいて、被覆
されるべき基板が置かれる（ウェハを加熱するため）炉
の加熱は、吸引段階中続けられる。これは、正確な温度
制御が厳格に考慮され、かつ出力を炉にオン・オフする
ことが温度の乱れを制御することを困難にする原因であ
るという多くの理由から真実である。他は、炉が典型的
に考慮される熱量を有し、かつ温度がそれゆえ比較的ゆ
っくり変化されることである。
されるべき基板が置かれる（ウェハを加熱するため）炉
の加熱は、吸引段階中続けられる。これは、正確な温度
制御が厳格に考慮され、かつ出力を炉にオン・オフする
ことが温度の乱れを制御することを困難にする原因であ
るという多くの理由から真実である。他は、炉が典型的
に考慮される熱量を有し、かつ温度がそれゆえ比較的ゆ
っくり変化されることである。
この点から、単一ウェハリアクタのタイプに基づかれ
る明細書の詳細はクラスター治具機械を付属されること
を意味するが、本発明の多くの例は別種のCVDシステム
に適する。詳細は、バッチリアクタに同様に適用可能で
あることを証明する。これがそのようではない場合、特
別な参照がリアクタタイプを作る。
る明細書の詳細はクラスター治具機械を付属されること
を意味するが、本発明の多くの例は別種のCVDシステム
に適する。詳細は、バッチリアクタに同様に適用可能で
あることを証明する。これがそのようではない場合、特
別な参照がリアクタタイプを作る。
一般的な処理手順の当然の結果は、以下に挙げられ、
処理が完全になるタングステンシリサイドに対する堆積
工程によって終了されるためのウェハは搬送容積（tran
sfer volume）へのバルブが開く前、吸引中処理温度を
保持する。さらに、搬送容積（transfer volume）から
リアクタに運ばれ、そして炉に置かれる新しいウェハ
は、処理ガスが前記リアクタに流れる前に処理温度に加
熱される。
処理が完全になるタングステンシリサイドに対する堆積
工程によって終了されるためのウェハは搬送容積（tran
sfer volume）へのバルブが開く前、吸引中処理温度を
保持する。さらに、搬送容積（transfer volume）から
リアクタに運ばれ、そして炉に置かれる新しいウェハ
は、処理ガスが前記リアクタに流れる前に処理温度に加
熱される。
本発明者らは、開発および研究により既に信頼された
いくつかの仮説が全て正しくないことを発見した。当業
者は、例えば堆積がCVDリアクタへの処理ガスの流れを
不連続にすること、およびチャンバを処理圧力に比べて
非常に低い圧力レベルまでチャンバを吸引することによ
って終了されることを証明している。発明者らは、完全
な真空のようなことではないことを気がつく。真空レベ
ルは、比較である。また、ポンプ速度は常に一致し、そ
れによって吸引は期間を超えてなされる。さらに、プロ
セスがうわべに終了されているウェハは未だ炉にあり、
かつ吸引が完了しても加熱される。
いくつかの仮説が全て正しくないことを発見した。当業
者は、例えば堆積がCVDリアクタへの処理ガスの流れを
不連続にすること、およびチャンバを処理圧力に比べて
非常に低い圧力レベルまでチャンバを吸引することによ
って終了されることを証明している。発明者らは、完全
な真空のようなことではないことを気がつく。真空レベ
ルは、比較である。また、ポンプ速度は常に一致し、そ
れによって吸引は期間を超えてなされる。さらに、プロ
セスがうわべに終了されているウェハは未だ炉にあり、
かつ吸引が完了しても加熱される。
本発明者らは、WF6がマニホールドの内面、チャンバ
壁、および他の表面に付着する傾向があるという点で、
WF6が比較的湿ったガスであることを心配する。本発明
者らは、それゆえ処理ガスの流れが中断され、ポンプ速
度が吸引に達して増大されたとしても、プロセスチャン
バに利用できる充分なWF6が未だあり、タングステンま
たは非常にタングステンリッチの膜の堆積を加熱された
炉のウェハ上に続けることを理論付けた。この場合、タ
ングステンリッチ膜の薄層は丁度調製されたタングステ
ンシリサイド膜に堆積され、かつ事実であれば薄いタン
グステンリッチ膜（純タングステンかもしれない）は堆
積時の抵抗および応力のような膜特性に顕著に影響す
る。
壁、および他の表面に付着する傾向があるという点で、
WF6が比較的湿ったガスであることを心配する。本発明
者らは、それゆえ処理ガスの流れが中断され、ポンプ速
度が吸引に達して増大されたとしても、プロセスチャン
バに利用できる充分なWF6が未だあり、タングステンま
たは非常にタングステンリッチの膜の堆積を加熱された
炉のウェハ上に続けることを理論付けた。この場合、タ
ングステンリッチ膜の薄層は丁度調製されたタングステ
ンシリサイド膜に堆積され、かつ事実であれば薄いタン
グステンリッチ膜（純タングステンかもしれない）は堆
積時の抵抗および応力のような膜特性に顕著に影響す
る。
本発明者らは、それらの理論を試験し、それが真実
で、従来の知識が誤りであることが分かった。また、同
様な影響は新しいウェハがプロセスチャンバの炉に置か
れた後、処理ガスがチャンバに流される前の処理サイク
ルの初期に現れた。ある条件の下に実質的に置かれるこ
とは、ある薄いタングステンリッチ膜が所期処理が開始
する前にウェハ上に形成され、別の薄いタングステンリ
ッチ膜が処理後にウェハ上に形成されことであり、かつ
他によって完結されていると考えられる。
で、従来の知識が誤りであることが分かった。また、同
様な影響は新しいウェハがプロセスチャンバの炉に置か
れた後、処理ガスがチャンバに流される前の処理サイク
ルの初期に現れた。ある条件の下に実質的に置かれるこ
とは、ある薄いタングステンリッチ膜が所期処理が開始
する前にウェハ上に形成され、別の薄いタングステンリ
ッチ膜が処理後にウェハ上に形成されことであり、かつ
他によって完結されていると考えられる。
両方の従来および本発明の説明のために、図１は本発
明の例に係わる単一ウェハCVDリアクタおよびガス供給
システムの理想化した正面断面図である。図１におい
て、単一ウェハCVDリアクタチャンバ11は、ウェハ15が
処理のために置かれる加熱炉13、ガスが空にされる吸引
部21（一般的なこの部はポンプ速度保持制御するスロッ
トルであるかもしれない）、ウェハが挿入およびリアク
タ（通常、比較的高真空に保持される中間空間）から除
去する搬送ポート28、および両シャワーヘッドマニホー
ルド17およびCVDリアクタに処理ガスを注入するための
リングマニホールド19を含む。これは簡素化された図で
あり、示されていない多数の従来の要素があることは当
業者であれば明らかである。
明の例に係わる単一ウェハCVDリアクタおよびガス供給
システムの理想化した正面断面図である。図１におい
て、単一ウェハCVDリアクタチャンバ11は、ウェハ15が
処理のために置かれる加熱炉13、ガスが空にされる吸引
部21（一般的なこの部はポンプ速度保持制御するスロッ
トルであるかもしれない）、ウェハが挿入およびリアク
タ（通常、比較的高真空に保持される中間空間）から除
去する搬送ポート28、および両シャワーヘッドマニホー
ルド17およびCVDリアクタに処理ガスを注入するための
リングマニホールド19を含む。これは簡素化された図で
あり、示されていない多数の従来の要素があることは当
業者であれば明らかである。
CVDリアクタ11は、ガスマニホールド23によってガス
インジェクションユニット25に接続され、このガスイン
ジェクションユニット25はリアクタに供給されて堆積プ
ロセスを成し遂げるガスを注入、混合するためのガス貯
蔵器、バルブ、マスフローコントローラ等を含む。この
マニホールドは、使用されるいくつかのガスが非常に毒
性であり、他の装置からはなれて保持する必要があるこ
と、いくつかのガスは前もって混合されることができる
ことの事実、およびガス相反応のから他のガスが前もっ
て混合できない、という多数の理由により比較的複雑に
なる。
インジェクションユニット25に接続され、このガスイン
ジェクションユニット25はリアクタに供給されて堆積プ
ロセスを成し遂げるガスを注入、混合するためのガス貯
蔵器、バルブ、マスフローコントローラ等を含む。この
マニホールドは、使用されるいくつかのガスが非常に毒
性であり、他の装置からはなれて保持する必要があるこ
と、いくつかのガスは前もって混合されることができる
ことの事実、およびガス相反応のから他のガスが前もっ
て混合できない、という多数の理由により比較的複雑に
なる。
図２は、CVDリアクタ内の基板31上に堆積されたタン
グステンシリサイド膜29の理想化された断面である。本
発明者らは、最も商業的なプロセスではないならば、純
タングステンまたはタングステンリッチの非常に薄い層
（33,35）（典型的に僅かの原子径の厚さであるが、場
合によって厚さを変化する）は商業的に有益なリアクタ
で処理されたウェハにおいて故意に堆積されたタングス
テンシリサイド層29の両側に見出されるという多くのこ
とを発見した。本発明者らは、またタングステンリッチ
膜はいくつかの場合、他のものより目立っていることを
発見し、そして本発明者らはその原因となる要素を分離
することに成功した。さらに、タングステンリッチ膜
は、特に堆積時応力に相関している。基板側のみならず
タングステンシリサイド膜の開口側または両側のこれら
タングステンリッチ膜の存在は、堆積時応力を顕著に増
大することを証明している。
グステンシリサイド膜29の理想化された断面である。本
発明者らは、最も商業的なプロセスではないならば、純
タングステンまたはタングステンリッチの非常に薄い層
（33,35）（典型的に僅かの原子径の厚さであるが、場
合によって厚さを変化する）は商業的に有益なリアクタ
で処理されたウェハにおいて故意に堆積されたタングス
テンシリサイド層29の両側に見出されるという多くのこ
とを発見した。本発明者らは、またタングステンリッチ
膜はいくつかの場合、他のものより目立っていることを
発見し、そして本発明者らはその原因となる要素を分離
することに成功した。さらに、タングステンリッチ膜
は、特に堆積時応力に相関している。基板側のみならず
タングステンシリサイド膜の開口側または両側のこれら
タングステンリッチ膜の存在は、堆積時応力を顕著に増
大することを証明している。
勤勉な経験的研究によって、創始者は故意に堆積され
た膜の両側上のタングステンリッチ膜の源を分離した。
これ事実は、 1.ウェハがプロセスサイクル前に加熱された炉に置か
れ、かつ搬送ドアが閉じられると、炉に比べて小さい熱
量であるウェハは処理温度に急激に加熱される。また、
WF6が用いられるリアクタにおいてガスは有限の分圧で
おそらく吸引チャンバに未だ存在される。これは、水蒸
気のようなWF6がマニホールドおよびチャンバ表面にべ
ったり付き、かつ遅い蒸発、吸引除去に原因する。これ
は、ガス抜きとして従来よく知られた現象であり、かつ
例えば水蒸気との関連でよく知られている。WF6の存在
および適切なウェハ温度の結果として、タングステンの
薄層または変化するタングステンリッチ膜は計画された
堆積工程が始まる前に堆積される。
た膜の両側上のタングステンリッチ膜の源を分離した。
これ事実は、 1.ウェハがプロセスサイクル前に加熱された炉に置か
れ、かつ搬送ドアが閉じられると、炉に比べて小さい熱
量であるウェハは処理温度に急激に加熱される。また、
WF6が用いられるリアクタにおいてガスは有限の分圧で
おそらく吸引チャンバに未だ存在される。これは、水蒸
気のようなWF6がマニホールドおよびチャンバ表面にべ
ったり付き、かつ遅い蒸発、吸引除去に原因する。これ
は、ガス抜きとして従来よく知られた現象であり、かつ
例えば水蒸気との関連でよく知られている。WF6の存在
および適切なウェハ温度の結果として、タングステンの
薄層または変化するタングステンリッチ膜は計画された
堆積工程が始まる前に堆積される。
2.計画された堆積工程の終了時において、処理ガスが停
止され、かつ吸引が成し遂げられると、WF6はリアクタ
中の残余、およびマニホールド、リアクタチャンバの表
面、故意のタングステンシリサイド膜の最表面に堆積さ
れた別の薄いタングステンリッチ膜からのガス抜けによ
って再び存在する。
止され、かつ吸引が成し遂げられると、WF6はリアクタ
中の残余、およびマニホールド、リアクタチャンバの表
面、故意のタングステンシリサイド膜の最表面に堆積さ
れた別の薄いタングステンリッチ膜からのガス抜けによ
って再び存在する。
3.仮に計画されたプロセス工程の初期において、WF6お
よび還元ガス（例えばシラン、ジシラン、ジクロロシラ
ン）が同時に出されると、少量のWF6は還元ガスより前
にウェハ表面に達する有限の可能性があり、初期のタン
グステンリッチ膜が実質的により多くなる。
よび還元ガス（例えばシラン、ジシラン、ジクロロシラ
ン）が同時に出されると、少量のWF6は還元ガスより前
にウェハ表面に達する有限の可能性があり、初期のタン
グステンリッチ膜が実質的により多くなる。
4.仮に計画されたプロセス工程の最終において、WF6お
よび還元ガスが同時に遮断されると、WF6は還元ガスよ
り長くチャンバ内に滞留するか、または還元ガスに対す
るWF6の比が予想されるよりも非常に高い倍率になる有
限の可能性があり、後プロセスのタングステンリッチ膜
が実質的により多くなる。
よび還元ガスが同時に遮断されると、WF6は還元ガスよ
り長くチャンバ内に滞留するか、または還元ガスに対す
るWF6の比が予想されるよりも非常に高い倍率になる有
限の可能性があり、後プロセスのタングステンリッチ膜
が実質的により多くなる。
本発明者らは、膜分析技術および実験によって前およ
び後プロセスタングステンリッチ膜の存在および堆積時
膜特性上の望まれない膜の影響を立証した。これらタン
グステンリッチ層を避ける方法および装置、それによる
堆積時膜特性を高めることは以下に示される。
び後プロセスタングステンリッチ膜の存在および堆積時
膜特性上の望まれない膜の影響を立証した。これらタン
グステンリッチ層を避ける方法および装置、それによる
堆積時膜特性を高めることは以下に示される。
いくつかの関連で上に述べた図１のシステムは、既に
述べられたそれら要素に加えて前記インジェクションお
よびマスフローコントローラの後のガス供給管に遮断バ
ルブを有する。いくつかの例において、また分離バルブ
27から下流にバルブのある入口がある。ガスインジェク
ションユニット25内のマニホールドは、むしろ長いこと
が必要であり、複雑になることから、WF6が吸着される
表面領域を考慮している。プロセスが完了される後にバ
ルブ27を閉じ、吸引およびウェハがポート28を通して搬
送する全ての時間の間、閉塞を保持することによって、
発明者らは前および後プロセスタングステンリッチ膜が
最小になることを発見した。バルブ27が述べたように用
いる条件の下で堆積された膜に対する堆積時応力レベル
は、バルブが使用される場合より十分に低くなることが
見出される。例えば、還元ガスとしてジクロロシランを
用いるタングステンシリサイド膜を堆積するプロセスに
おいて、バルブ27のような遮断バルブが使用されないシ
ステムで測定された堆積時応力は＞1.4E10ダイン/cm2と
して測定され、同時にバルブ27のような遮断バルブが使
用される類似のシステムにおいて堆積時応力は＜1E10ダ
イン/cm2として測定された。
述べられたそれら要素に加えて前記インジェクションお
よびマスフローコントローラの後のガス供給管に遮断バ
ルブを有する。いくつかの例において、また分離バルブ
27から下流にバルブのある入口がある。ガスインジェク
ションユニット25内のマニホールドは、むしろ長いこと
が必要であり、複雑になることから、WF6が吸着される
表面領域を考慮している。プロセスが完了される後にバ
ルブ27を閉じ、吸引およびウェハがポート28を通して搬
送する全ての時間の間、閉塞を保持することによって、
発明者らは前および後プロセスタングステンリッチ膜が
最小になることを発見した。バルブ27が述べたように用
いる条件の下で堆積された膜に対する堆積時応力レベル
は、バルブが使用される場合より十分に低くなることが
見出される。例えば、還元ガスとしてジクロロシランを
用いるタングステンシリサイド膜を堆積するプロセスに
おいて、バルブ27のような遮断バルブが使用されないシ
ステムで測定された堆積時応力は＞1.4E10ダイン/cm2と
して測定され、同時にバルブ27のような遮断バルブが使
用される類似のシステムにおいて堆積時応力は＜1E10ダ
イン/cm2として測定された。
図３は、結合された例の本発明の実施を描いたフロー
図である。サイクルの工程は、サイクル順序が繰り返さ
れるとして全体のサイクルを通していくつの都合のよい
点から述べる。便宜上、図３の説明は計画されたプロセ
ス工程が完了される箇所（工程37）で始める。この点
で、ガス流還元ガスを除いて中断される。還元ガス流
は、リアクタ中の任意の残余WF6に対する高い比に保証
するように続けられ、いかなる連続堆積がタングステン
リッチにならないことを保証する。
図である。サイクルの工程は、サイクル順序が繰り返さ
れるとして全体のサイクルを通していくつの都合のよい
点から述べる。便宜上、図３の説明は計画されたプロセ
ス工程が完了される箇所（工程37）で始める。この点
で、ガス流還元ガスを除いて中断される。還元ガス流
は、リアクタ中の任意の残余WF6に対する高い比に保証
するように続けられ、いかなる連続堆積がタングステン
リッチにならないことを保証する。
いくつかの場合において、下流還元ガスバルブのある
入口（図１の要素26参照）は分離バルブ27の場合閉じら
れ、バルブのある入口が開かれるのに供される。この状
況は、図３の工程39によって表わされる。還元ガス後流
は、工程41によって表わされる１時間続けられる。
入口（図１の要素26参照）は分離バルブ27の場合閉じら
れ、バルブのある入口が開かれるのに供される。この状
況は、図３の工程39によって表わされる。還元ガス後流
は、工程41によって表わされる１時間続けられる。
工程43で、還元ガス後流は停止され、そして工程45で
チャンバ吸引がなされる。工程47でスリット搬送バルブ
（図１の要素番号28）は開かれ、最終ウェハ除去がなさ
れ、新しいウェハは工程49で挿入される。前記スリット
バルブは工程51でのウェハ搬送後に再び閉じられる。ポ
ンプ速度はそれから絞られ（工程53）かつ還元ガス前流
はすぐに工程53で始められる。工程56で分離バルブ27が
再び開かれ、工程57でプロセスガス流が開始され、所望
の膜が形成されるまで確立された従来のプロセス工程の
全てを通して異なるレベルおよび異なるガスで連続して
もよい。プロセスフローは、それからプロセスガス流が
処理の終了に再び中断される工程37に戻る。
チャンバ吸引がなされる。工程47でスリット搬送バルブ
（図１の要素番号28）は開かれ、最終ウェハ除去がなさ
れ、新しいウェハは工程49で挿入される。前記スリット
バルブは工程51でのウェハ搬送後に再び閉じられる。ポ
ンプ速度はそれから絞られ（工程53）かつ還元ガス前流
はすぐに工程53で始められる。工程56で分離バルブ27が
再び開かれ、工程57でプロセスガス流が開始され、所望
の膜が形成されるまで確立された従来のプロセス工程の
全てを通して異なるレベルおよび異なるガスで連続して
もよい。プロセスフローは、それからプロセスガス流が
処理の終了に再び中断される工程37に戻る。
還元ガスの前流、還元ガスの後流およびマニホールド
からCVDリアクタにガス抜きを最小にする分離バルブの
使用は、堆積時膜応力に影響することを本発明者らによ
って証明された。
からCVDリアクタにガス抜きを最小にする分離バルブの
使用は、堆積時膜応力に影響することを本発明者らによ
って証明された。
本発明の例の実行で影響を及ぼすのは膜応力のみでは
ない。本発明者らは、WF6がウェハ上のシリコンまたは
多結晶シリコンを還元するので、従来のプロセスの始め
と終わりで適切な還元ガスなしで予期しないWF6の存在
が虫食い形態の充分な程度に原因があることも見出し
た。また、本発明を実行することはタングステンシリサ
イド膜の境界に存在されて見出される高タングステン量
膜を還元し、除去し、またCVDリアクタチャンバの壁の
高応力タングステンリッチ材料の堆積を減少するので、
チャンバ修理を必要とする以前に多く繰り返すことがで
きる清浄プロセスを提供する。
ない。本発明者らは、WF6がウェハ上のシリコンまたは
多結晶シリコンを還元するので、従来のプロセスの始め
と終わりで適切な還元ガスなしで予期しないWF6の存在
が虫食い形態の充分な程度に原因があることも見出し
た。また、本発明を実行することはタングステンシリサ
イド膜の境界に存在されて見出される高タングステン量
膜を還元し、除去し、またCVDリアクタチャンバの壁の
高応力タングステンリッチ材料の堆積を減少するので、
チャンバ修理を必要とする以前に多く繰り返すことがで
きる清浄プロセスを提供する。
前および後のタングステンリッチ膜の存在の別の影響
は、前述した堆積工程に続く酸化処理中のボイドの形成
である。そのような酸化処理の間、タングステンシリサ
イド中の過剰のシリコン原子がシリサイド膜を通して酸
化反応の場となる表面に拡散する。タングステンリッチ
タングステンシリサイドが表面化、または多結晶シリコ
ン／シリサイド境界のいずれかに存在する場合である不
適切なシリコンが酸化に利用できると、１）ボイド形成
または２）タングステン酸化物形成の傾向がある。酸化
プロセスで利用できるシリコンの源のみが下にある多結
晶シリコンである場合、ボイドは多結晶シリコン／シリ
サイド境界で凝集される。多結晶シリコンからのシリコ
ンが多結晶シリコン上の存在されるそのままの酸化物中
の欠陥またはピンホールを通して表面に転移されるの
で、ボイドが作られる。
は、前述した堆積工程に続く酸化処理中のボイドの形成
である。そのような酸化処理の間、タングステンシリサ
イド中の過剰のシリコン原子がシリサイド膜を通して酸
化反応の場となる表面に拡散する。タングステンリッチ
タングステンシリサイドが表面化、または多結晶シリコ
ン／シリサイド境界のいずれかに存在する場合である不
適切なシリコンが酸化に利用できると、１）ボイド形成
または２）タングステン酸化物形成の傾向がある。酸化
プロセスで利用できるシリコンの源のみが下にある多結
晶シリコンである場合、ボイドは多結晶シリコン／シリ
サイド境界で凝集される。多結晶シリコンからのシリコ
ンが多結晶シリコン上の存在されるそのままの酸化物中
の欠陥またはピンホールを通して表面に転移されるの
で、ボイドが作られる。
多結晶シリコン／シリサイド境界の酸化物が完全でか
つシリコン拡散を多結晶シリコンから防ぐある厚さであ
ると、酸化プロセスの間、タングステンシリサイド膜中
のタングステンをタングステン酸化物に形成する傾向が
ある。タングステン酸化物は、不安定で蒸発性であり、
しばしばタングステンシリサイド膜の剥離をもたらす。
つシリコン拡散を多結晶シリコンから防ぐある厚さであ
ると、酸化プロセスの間、タングステンシリサイド膜中
のタングステンをタングステン酸化物に形成する傾向が
ある。タングステン酸化物は、不安定で蒸発性であり、
しばしばタングステンシリサイド膜の剥離をもたらす。
前述した場合でさえ、タングステンシリサイドの堆積
後のタングステンリッチ膜の堆積を回避することによっ
て防ぐことができる。タングステンシリサイドのシリコ
ンリッチ外表面層が堆積され、または過剰のシリコン量
が酸化プロセスによって要求されることと等しいか超え
る処理であっても極めて効果的である。例えば、850
℃、30分間でシリコンを酸化することは外膜層におおよ
そ5E15原子/ccの過剰シリコンを必要とする。酸化プロ
セスで要求されるシリコンの全ては、この体系で局所的
に利用でき、かつ多結晶シリコンの下からのシリコンの
移動またはタングステンシリサイド膜からのタングステ
ンの移動の原因となる作動力にならない。
後のタングステンリッチ膜の堆積を回避することによっ
て防ぐことができる。タングステンシリサイドのシリコ
ンリッチ外表面層が堆積され、または過剰のシリコン量
が酸化プロセスによって要求されることと等しいか超え
る処理であっても極めて効果的である。例えば、850
℃、30分間でシリコンを酸化することは外膜層におおよ
そ5E15原子/ccの過剰シリコンを必要とする。酸化プロ
セスで要求されるシリコンの全ては、この体系で局所的
に利用でき、かつ多結晶シリコンの下からのシリコンの
移動またはタングステンシリサイド膜からのタングステ
ンの移動の原因となる作動力にならない。
従来の技術において、ボイド発生の問題は既に堆積さ
れたタングステンシリコン層上への直接的な多結晶シリ
コンのプロセスと切り離された堆積によって提示されて
いた。タングステンシリサイドの層にその場で多結晶シ
リコンの膜を堆積することでボイド発生を回避すること
はよく知られた技術である。しかしながら、本発明の例
において、その場での工程は堆積されたタングステンシ
リサイド膜の最終部位が、ある見地で、タングステンリ
ッチではなく、別の見地で故意にシリコンリッチである
ことを保証することをなす。
れたタングステンシリコン層上への直接的な多結晶シリ
コンのプロセスと切り離された堆積によって提示されて
いた。タングステンシリサイドの層にその場で多結晶シ
リコンの膜を堆積することでボイド発生を回避すること
はよく知られた技術である。しかしながら、本発明の例
において、その場での工程は堆積されたタングステンシ
リサイド膜の最終部位が、ある見地で、タングステンリ
ッチではなく、別の見地で故意にシリコンリッチである
ことを保証することをなす。
第１の場合において、堆積されたタングステンシリサ
イド膜の外層がタングステンリッチではないことを保証
するために、図３に関連する前述した工程、次の還元ガ
スの前流れの１つ以上、還元ガスの後流れに続き、分離
バルブの使用がそれから続く。第２の場合において、次
の酸化プロセスのボイド形成を回避することの保証をさ
らに加えるために、タングステンシリサイド膜へのシリ
コンリッチ面が従来のタングステンシリサイドの堆積の
最終部位で還元ガスの流れを増大することによって供さ
れる。例えば、WF6に対するシリコン運搬ガスの比を時
間ｔで従来のプロセスに合わせたとすると、本発明の例
においてこの比は時間ｔの最終部位の間、多分10％増加
され、堆積された膜の最終部位がシリコンリッチになる
ことを保証する。
イド膜の外層がタングステンリッチではないことを保証
するために、図３に関連する前述した工程、次の還元ガ
スの前流れの１つ以上、還元ガスの後流れに続き、分離
バルブの使用がそれから続く。第２の場合において、次
の酸化プロセスのボイド形成を回避することの保証をさ
らに加えるために、タングステンシリサイド膜へのシリ
コンリッチ面が従来のタングステンシリサイドの堆積の
最終部位で還元ガスの流れを増大することによって供さ
れる。例えば、WF6に対するシリコン運搬ガスの比を時
間ｔで従来のプロセスに合わせたとすると、本発明の例
においてこの比は時間ｔの最終部位の間、多分10％増加
され、堆積された膜の最終部位がシリコンリッチになる
ことを保証する。
さらに、本発明者らはジククロシランを用いるタング
ステンシリサイド膜の形成を伴なう本発明の実行で特別
な有益さを見出した。製造者は、水平および垂直デバイ
ス寸法がチップ設計でデバイス密度の増加で充分に減少
される理由から大いにに実用的であるのと同様なアニー
ル時間および温度を低減ることが望ましいことがわか
る。後アニール抵抗は、アニール時間および温度が減少
されるのでより少ない量に減少されること、現アリール
抵抗が堆積時抵抗およびタングステンに対するシリコン
の比（Si:W）の要因であるこはがよく知られている。し
かしながら、残念なことに、堆積時抵抗を減少する同じ
工程はより高い堆積時応力を生じ、より高いアニール温
度および長いアニール時間を必要とする。
ステンシリサイド膜の形成を伴なう本発明の実行で特別
な有益さを見出した。製造者は、水平および垂直デバイ
ス寸法がチップ設計でデバイス密度の増加で充分に減少
される理由から大いにに実用的であるのと同様なアニー
ル時間および温度を低減ることが望ましいことがわか
る。後アニール抵抗は、アニール時間および温度が減少
されるのでより少ない量に減少されること、現アリール
抵抗が堆積時抵抗およびタングステンに対するシリコン
の比（Si:W）の要因であるこはがよく知られている。し
かしながら、残念なことに、堆積時抵抗を減少する同じ
工程はより高い堆積時応力を生じ、より高いアニール温
度および長いアニール時間を必要とする。
本発明の実施によって、Si:Wは減少され、かつ他の変
数は堆積時応力も低く保持されながら、より低い堆積時
抵抗を扱われる。低堆積時抵抗は、チャンバを低Si:Wを
供する約250mtorrの総圧力に減少することによって供さ
れる。アニールにおいて、当然として小さいSiタングス
テンシリサイド膜の拡散に要求され、それゆえ通常の温
度より低いことがアニールを完了するのに要求される。
数は堆積時応力も低く保持されながら、より低い堆積時
抵抗を扱われる。低堆積時抵抗は、チャンバを低Si:Wを
供する約250mtorrの総圧力に減少することによって供さ
れる。アニールにおいて、当然として小さいSiタングス
テンシリサイド膜の拡散に要求され、それゆえ通常の温
度より低いことがアニールを完了するのに要求される。
本発明の思想および範囲から外れることなく多数の変
形および前述した例の変形があることは当業者であれば
明らかである。例えば、分離バルブが前に描かれたのと
別に与えられたり、位置されたりする多くの方法があ
る。また、還元ガス前流および後流が供される多くの方
法がある。還元ガスの流れのような時間の長さは、いく
つかの状況、殆ど特別な装置形態に依存して変化する。
作られるであろう似通った多くの変形がある。本発明
は、次の請求の範囲によってのみ制限される。
形および前述した例の変形があることは当業者であれば
明らかである。例えば、分離バルブが前に描かれたのと
別に与えられたり、位置されたりする多くの方法があ
る。また、還元ガス前流および後流が供される多くの方
法がある。還元ガスの流れのような時間の長さは、いく
つかの状況、殆ど特別な装置形態に依存して変化する。
作られるであろう似通った多くの変形がある。本発明
は、次の請求の範囲によってのみ制限される。
フロントページの続き (72)発明者 バット、デビット アメリカ合衆国、カリフォルニア州 94086、サニーベール ノース・フェ ア・オークス・アベニュー・ナンバー７ 787 (72)発明者 シル、エドワード・エル アメリカ合衆国、カリフォルニア州 95129、サン・ジョセ ビア・ビコ 7172 (56)参考文献 特開 平４−226029（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−111253（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−163426（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−78991（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/285 H01L 21/285 301 C23C 16/42 C23C 16/455
Claims (10)
- 【請求項１】（ａ）密閉されたCVDリアクタチャンバお
よびそこに位置する基板を用い、前記基板が被覆温度に
到達する前に前記リアクタチャンバにシリコン含有還元
ガスの前流れをなし、それによって計画されたプロセス
工程が始まる前に前記基板上にタングステンリッチ膜の
前形成を防ぐ；および （ｂ）前記基板がシリコン含有還元ガスの前流れを中断
せずに実質的に被覆温度に到達した後にWF6および他の
処理ガスをリアクタチャンバ内に導入する； 工程を備えるCVDリアクタチャンバ内の基板にタングス
テンシリサイドを堆積する方法。 - 【請求項２】ウェハが堆積温度でリアクタチャンバ内に
なおある間に維持される、反応シリコン含有還元ガスの
後流れを除いて処理ガスの流れを止めることにより堆積
を停止する工程をさらに備え、それによってタングステ
ンシリサイド上にタングステンリッチ膜の後形成を防ぐ
請求項１記載の方法。 - 【請求項３】前記CVDリアクタチャンバは、１つ以上の
ウェハが１サイクルで被覆され、かつ異なるウェハが次
のサイクルで被覆される繰り返し処理サイクルに使用さ
れ、かつ前記リアクタチャンバはガスインジェクション
および流制御補助システムにWF6源を含むマニホールド
によって接続され、かつ前記CVDリアクタチャンバと前
記ガスインジョクションおよび流制御補助システムとの
間の前記マニホールドの分離バルブを１つの堆積サイク
ルの終了および次の堆積サイクルの初期の間、実質的に
ずうっと閉じることを備える請求項１記載の方法。 - 【請求項４】前記基板は、集積回路製造の段階の半導体
ウェハである請求項１記載の方法。 - 【請求項５】（ａ）WF6およびシリコン含有還元ガスを
リアクタチャンバに導入し、基板にタングステンシリサ
イド膜の堆積を成す； （ｂ）シリコン含有還元ガスを除くプロセスガスの流れ
を止めてタングステンシリサイド膜の堆積を停止する；
および （ｃ）プロセスガスの流れを停止した後にシリコン含有
還元ガスの流れを１時間続行し、それによってタングス
テンシリサイド上にタングステンリッチ膜の後形成を防
ぐ； 工程を備えるCVDリアクタチャンバ内の基板にタングス
テンシリサイド膜を堆積する方法。 - 【請求項６】前記CVDリアクタチャンバは、ガスインジ
ェクションおよび流制御補助システムにマニホールドに
よって接続され、かつ前記CVDリアクタチャンバと前記
ガスインジョクションおよび流制御補助システムとの間
の分離バルブを１つのウェハに対する堆積工程の終了お
よび他のウェハの堆積工程の初期の間、実質的にずうっ
と閉じることを備える請求項５記載の方法。 - 【請求項７】前記基板は、集積回路製造の段階の半導体
ウェハである請求項５記載の方法。 - 【請求項８】ガスインジェクションと、リアクタチャン
バから第１遮断弁および遠隔流制御を通してタングステ
ンヘキサフルオロライドガスを供し、かつ本質的にマニ
ホールド壁表面領域が前記リアクタチャンバに露出する
ようにCVDリアクタチャンバに本質的に長尺のガス供給
マニホールドによって接続された流制御補助システムと
を有するCVDリアクタチャンバで基板上に望まないタン
グステンリッチ堆積を最小にする方法であって、 （ａ）第２遮断弁を本質的に長尺のガス供給マニホール
ドに供し；および （ｂ）１つのウェハに対する堆積工程の終了および他の
ウェハの堆積工程の初期の間、前記第２遮断弁を実質的
にずうっと閉じ、それによってリアクタチャンバを第
１、第２の遮断弁間の空間で本質的な壁表面領域から分
離し、かつタングステンヘキサフルオロライドガスが分
離壁表面領域からリアクタチャンバ内に漏れ出るのを防
ぐ； 工程を備える方法。 - 【請求項９】堆積工程を開始する前に前記CVDリアクタ
チャンバに還元ガスを前流しする工程をさらに備え、そ
れによって計画されたプロセス工程が始まる前に前記基
板上へのタングステンリッチ膜の前形成を防ぐ請求項８
記載の方法。 - 【請求項１０】堆積工程の完了後に前記CVDリアクタチ
ャンバに還元ガスを中断せずに後流しする工程をさらに
備え、それによって計画されたプロセス工程が完了さ
れ、かつ前記基板が前記CVDリアクタチャンバから取出
される前に前記基板上へのタングステンリッチ膜の前形
成を防ぐ請求項８記載の方法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US759,868 | 1996-12-03 | ||
| US08/759,868 | 1996-12-03 | ||
| US08/759,868 US5963836A (en) | 1996-12-03 | 1996-12-03 | Methods for minimizing as-deposited stress in tungsten silicide films |
| PCT/US1997/021438 WO1998025300A1 (en) | 1996-12-03 | 1997-11-24 | Apparatus and methods for minimizing as-deposited stress in tungsten silicide films |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000517110A JP2000517110A (ja) | 2000-12-19 |
| JP3224548B2 true JP3224548B2 (ja) | 2001-10-29 |
Family
ID=25057258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52563598A Expired - Fee Related JP3224548B2 (ja) | 1996-12-03 | 1997-11-24 | タングステンシリサイド膜の堆積時応力を最小にする装置および方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0960435B1 (ja) |
| JP (1) | JP3224548B2 (ja) |
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| US6130159A (en) * | 1999-08-03 | 2000-10-10 | Genus, Inc | Apparatus and methods for minimizing as-deposited stress in tungsten silicide films |
| JP4505915B2 (ja) * | 2000-01-13 | 2010-07-21 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜方法 |
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| US6591850B2 (en) * | 2001-06-29 | 2003-07-15 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for fluid flow control |
| US20040074438A1 (en) * | 2002-10-22 | 2004-04-22 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company | Novel method to reduce resistivity of atomic layer tungsten chemical vapor depositon |
| TW579169U (en) * | 2003-05-28 | 2004-03-01 | Benq Corp | Optical module for a digital camera |
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|---|---|---|---|---|
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| US5240505A (en) * | 1989-08-03 | 1993-08-31 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of an apparatus for forming thin film for semiconductor device |
| EP1069611A2 (en) * | 1990-01-08 | 2001-01-17 | Lsi Logic Corporation | Method and apparatus for forming a conductive via comprising a refractory metal |
| US5447570A (en) * | 1990-04-23 | 1995-09-05 | Genus, Inc. | Purge gas in wafer coating area selection |
| CA2054042C (en) * | 1991-10-23 | 1999-01-26 | Mario Primeau | Reversible automobile floor mat |
| US5434110A (en) * | 1992-06-15 | 1995-07-18 | Materials Research Corporation | Methods of chemical vapor deposition (CVD) of tungsten films on patterned wafer substrates |
| JPH06163426A (ja) * | 1992-11-25 | 1994-06-10 | Fujitsu Ltd | 化学気相成長方法 |
| TW289839B (ja) * | 1993-02-09 | 1996-11-01 | Gen Instrument Corp | |
| DE69518710T2 (de) * | 1994-09-27 | 2001-05-23 | Applied Materials Inc | Verfahren zum Behandeln eines Substrats in einer Vakuumbehandlungskammer |
| JP3358328B2 (ja) * | 1994-10-27 | 2002-12-16 | ソニー株式会社 | 高融点金属膜の成膜方法 |
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1996
- 1996-12-03 US US08/759,868 patent/US5963836A/en not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-11-24 DE DE69738272T patent/DE69738272T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-11-24 WO PCT/US1997/021438 patent/WO1998025300A1/en active IP Right Grant
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Also Published As
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| WO1998025300A1 (en) | 1998-06-11 |
| DE69738272T2 (de) | 2008-08-28 |
| US5963836A (en) | 1999-10-05 |
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