JPH01129968A - 金属薄膜形成方法 - Google Patents

金属薄膜形成方法

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JPH01129968A
JPH01129968A JP28795787A JP28795787A JPH01129968A JP H01129968 A JPH01129968 A JP H01129968A JP 28795787 A JP28795787 A JP 28795787A JP 28795787 A JP28795787 A JP 28795787A JP H01129968 A JPH01129968 A JP H01129968A
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JP
Japan
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thin film
gas
substrate
gaseous
film
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Pending
Application number
JP28795787A
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English (en)
Inventor
Toshio Kusumoto
淑郎 楠本
Kazuo Takakuwa
高桑 一雄
Hiroaki Hashinokuchi
橋之口 浩昭
Tetsuya Ikuta
哲也 生田
Izumi Nakayama
泉 中山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ulvac Inc
Original Assignee
Ulvac Inc
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Publication date
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Publication of JPH01129968A publication Critical patent/JPH01129968A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/04Coating on selected surface areas, e.g. using masks

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は金属薄膜形成方法に関する。
[従来の技術] 従来、表面の一部に絶縁薄膜を形成している基板の、前
記絶縁薄膜を形成していない部分にタングステンWを選
択成長させるのに1減圧下の反応槽に以下のガス系の導
入又はガス系の導入の切換によりて行われている。
0) 第一段階で、(WF6+不活性ガス)の混合ガス
の導入、次いで第二段階で、(WF6+1(りの混合ガ
スの導入。
又は、 (リ 段階の別なく、最初から(WF、 十Hz )の
混合ガスの導入。
上記(イ)、(ロ)の場合共、W選択成長は以下の反応
によって進行する。
(1)  wF′a +3/281−e W+3/2S
iF、↑、″ (:)の反応は85基板そのものによる還元反応で、(
1)の反応に比べ高速であるが、W膜厚が200〜30
0X堆積すると理想的には、数十秒以内に停止する。
その後は、(1)の反応が(1)の反応によって生じ九
W膜の上でのみ進行し、よってW膜の選択成長が可能に
なると考えられている。なお、(CI)の場合も(1)
の反応速度は(1)の反応速度に比べて十分に速いため
、反応にやはシ、反応(1)−→反応(1)のシーケン
スで起こると考えてよい。
〔従来技術の問題点〕 第4図に示すように下地がシリコン面(1ン(ドープド
シリコン、ポリシリコン、ドープドポリシリコンについ
ても同様)の場合には、(II)の反応が進行する際、
実際には(1)の反応が完全に停止せず、そのため小孔
(9〕におけるW膜(2)の成長に伴ない、図に示すよ
うにエンクa−チメント(3)、シリコンコンサンプシ
田ン(4) 、ワームホール(5)ナトのヨウな下地シ
リコン(2)にW膜が侵入する現象や、シリコン部位の
空洞(6)化といり九現象が惹起される。
これが浅い接合部の電流リーク、コンタクト不良の原因
となるなどの問題を生ずる。なお、第4図において(7
)は不純物拡散層(浅い接合部)を表わしている。また
(6)はSi0. 、P2Oなどの絶縁薄膜を表わして
いる。
また従来の上記シリコン還元及び4還元の方法によシ生
成したW膜は、特KP+下地に対して密着性が悪く、電
極部での膜剥離によるコンタクト不良、クエハー周辺部
のシリコン−露出部位での膜剥離によるダストパーティ
クルの発生等、L8I製造上、歩留シ低下の原因となっ
ていた。
〔発明が竺決、し2うとする問題点〕 本発明は上述の各問題点を解決し、良質でかつ生産性を
向上させ得る金属薄膜の形成方法を提供することを目的
とする。
〔問題点を解決するための手緩〕
以上の目的は、少なくとも金属元素を含んだガスと8 
iH,ct、ガスとの混合ガスを減圧下の反応槽板の前
記絶縁薄膜を形成していない部分に前記金属元素をもっ
た金属薄膜を所定の厚さにまで堆積させた後、H,ガス
又はシリコン別元素を含む還元性ガスを導入して前記金
属薄膜の成長を継続させることを特徴とする金属薄膜形
成方法によって達成される。
〔作 用〕
少なくとも金属元素を含んだガスとSiH2C4ガスと
の混合ガスの導入によ、シ基板の絶縁薄膜を形成してい
ない部分には所定の厚さで金属薄膜が優れたバリア(b
arr、1er)性と密着性をもって形成される。次い
で、4ガス又はシリコイSi元素を含む還元性ガスの導
入により上記の金属薄膜の上に同金属薄膜が厚膜化すべ
く形成される。
最初に形成された金属薄膜は基板と優れた密着性及びバ
リア性を有するので基板下地の各種損傷を防止する。、
よって良質の製品を得ることができる。また、基板の周
端部や裏面などの露出部位に金属薄膜が密着性よく付着
するのでダストパーティクルの発生は従来より一段と減
少する。
〔実施例〕
第10図は本発明の・方法が適用されるCVD(Che
micalVapour D、epositlon)装
置や概略図であるが、真空槽ωの一方の側壁部には4反
応・ガス噴阻ノズルC311が設けられ、底壁部の一端
部には排気口C33が形成され1、こ・れは図示せずと
も真空ポンプ・に接続さ−れる。
真空槽■内に、は加熱機構5を備え、たサセプター關が
設けられ、この上にウェハー(ロ)が設置される。
ウェハー關としては、シリコンクエバーが用いられ、第
2図に示すようにシリ、コン、(1)の上式は絶縁薄膜
としての約1/jffi厚のP2O(Pho@phos
II 1cate、 glasりの薄膜(至)が堆積さ
れ、これに約1μ濯径のコンタ・クトホールとしての小
孔(至)が多数、形成されている。
また、小孔国の下方のシリコン領域にはイオン打ち込み
によp n +、p+不純物拡散層C3?) 膜形成さ
れて、いる(打ち込み深さ2000−7 aoooK、
表、面不純物#に度−1o” !toms7/d )。
   、     ゛ウェハー(ロ)はサセプター關の
加熱機構によシ約460℃に加熱される。ノズル3Dか
らはWF、 、H,,SiH,C4を1:100:3の
割合で混合した反応ガスG1が真空槽艶内に噴出される
。かくして、小孔(至)内に第2図に示すようにW膜■
が選択的に形成される。この厚さは約1000A以下と
される。この形成においては、基板温度は300℃以上
、SMH1Ct!/WF、の流量比は0.1以上とされ
ているので以下に示す還元反応が行われている。
WF、 + −SiH,Ct! 4 w−)−、SiF
4+ 3HC1・・・・・・011)2  ・ また、基板温度は600℃以下、Si鴇C17WF、の
流量比が100以下とされているので、以下の非選択性
シリサ°イド反応が主反応となることは抑止されている
WF、  +  z8五HRC7,+ 3H−→ W8
  l、   +  2HCt +  6HF・・・・
・・・・・・・・・・・4V)その後、5i4cz、の
供給を止め、基板温度は460℃に維持したt>、WF
@ニーの比をl : 180としてた混合ガスG!を導
入しW膜□□□の上にW膜田を約7oooK堆積した。
かくして第3図で示すように得られたサンプルを8HM
観察した結果、シリコン下地(1)が受けた損傷は8H
Mの感知レベル以下(100λ以下)であり、またn+
、p+相方の下地に対してW膜の剥離は全く見られなか
りた。
以上の実施例の効果を要約すれば以下のようになる。
(イ) WF・と5i4cz、の混合ガス系によυ生成
されたW薄膜(3)は緻密で、優れたツクリア性を有す
る為に、Wの厚膜化工程に於て、上記反応(1)の進行
をはゾ完全に抑止する。
(ロ)又、上記薄膜(至)は同時に、p+、n+、アン
ド−ブトの各シリコン下地に対し強固な密着性を有する
為に、W膜の剥がれを防止する事ができる。
(ハ)又、本実施例では、基板温度を300℃以上60
0℃以下に設定し、SiH,C4/WFeの流量比を0
.1以上100以下に設定しであるので、上記反応Oi
Dを惹起するには充分であり、尚かつ、非選択性シリサ
イド反応−が主反応となるのを抑止し得る。
以上、本発明の実施例について説明したが、勿論、本発
明はこれに限定されることなく本発明の技術的発想に基
づいて種々の変形が可能である。
例えば、以上の実施例では、厚膜形成のための第2段階
での還元性ガスとして鴇を用いたが、こnに代えてシリ
コンを含む還元性ガスが用いられても良い。例えば8 
rl(4、S lHF5.8 !HfFt、81H,F
8tHCt、、81HICt、 、SiHC2,,Si
C4等のガスを用いても良い。又、上記ガスの任意の組
合せによる複合ガスを用いても良い。
又、以上の実施例では金属元素を含むガスとしてWF、
ガスが用いられたが、選択成長させる金属の種類に応じ
て他の金属元素を含むガスを用いてもよい。
又、以上の実施例では最初の段階でWFll 、為及び
SiHfC4の混合ガスが用いられたが、WF、と84
鴇C4のみの混合ガスを用いるようにしてもよい。ある
いは、キャリヤガスとして更に不活性ガスを含んでいて
もよく、上記実施例のように補助還元剤として鵬を用い
たが、これに代えて他の補助還元剤を用いてもよい。
〔発明の効果〕
本発明の金属薄膜形成方法は次の効果を奏する。
例えば、WPs /81 )(! cz、系で生成され
たW薄膜は優nたバリア性を有しているので、Wの厚膜
化に際して、第4図に示したシリコン下地の各種損傷か
ら浅い接合部位を保護する。その結果、接合部位でのリ
ーク電流を従来のアルミスパクタ法と同程度の、又はそ
れ以下のレベル迄低減する事が可能になる。
又、上記薄膜は、n+、p+、アンド−ブトの各種下地
シリコンに対して強固な密着性を有しているので、例え
ばW膜がシリコン電極部位から、剥離する事によるコン
タクト不良を防止する事ができる。
一般に、CVD法によるW膜はl CP 〜l 010
 dyn /dtの大きな内部ストレスを有する為、厚
膜化した場合、剥離し易くなる。特に基板、もしくはウ
エノ・−周端部やウェハー裏面等の大面積シリコンが露
出した部位に於ては容易に剥離が起こシ、これがダスト
パーティクルとなる。本発明によるプロセスを用いた場
合、上述の強固な密着性の為、W膜−(七′・・;z− 剥離・Kよるダストパーティクルの発生を低減し、VL
8 I製造の歩留シ向上に大きく寄与し得る。−本発明
は以上のような各効果を奏して、良質の薄膜を形成する
ことができ、生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法を実施するためのCVD装置の概
略断面図、第2図は第1実施例の第1段階でシリコン・
コンタクト上に選択的にタングステンを成長させたウェ
ハーの部分拡大断面歯、第3囚は同案施例の第2段階で
同つェノ・−に継続的にタングステンを成長させたウェ
ハーの部分拡大断面図及び第4図は従来の水素還元法に
よシシリコン・コンタクト上に選択的にタングステン膜
を成長させたウェハーの部分拡大断面図であって、下地
シリコンが受ける損傷を説明するための図である。 なお図において、

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少なくとも金属元素を含んだガスとSiH_2C
    l_2ガスとの混合ガスを減圧下の反応槽内に導入して
    表面の一部に絶縁薄膜を形成している基板を300℃乃
    至600℃の範囲内で加熱した状態で該基板の前記絶縁
    薄膜を形成していない部分に前記金属元素をもった金属
    薄膜を所定の厚さにまで堆積させた後、H_2ガス又は
    シリコンSi元素を含む還元性ガスを導入して前記金属
    薄膜の成長を継続させることを特徴とする金属薄膜形成
    方法。
  2. (2)前記基板はSi基板である前記第1項に記載の金
    属薄膜形成方法。
  3. (3)前記還元性ガスはSiH_xF_4_−_x(x
    =1〜4)及び/又はSiH_yCl_4_−_y(y
    =0〜4)である前記第1項又は第2項に記載の金属薄
    膜形成方法。
  4. (4)前記金属元素を含んだガスはWF_6ガスである
    前記第1項乃至第3項のいずれかに記載の金属薄膜形成
    方法。
  5. (5)WP_6ガスとSiH_2Cl_2ガスとの流量
    比SiH_2Cl_2/WF_6を0.1乃至100と
    した前記第4項に記載の金属薄膜形成方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03223462A (ja) * 1990-01-27 1991-10-02 Fujitsu Ltd タングステン膜の形成方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5972132A (ja) * 1982-10-19 1984-04-24 Toshiba Corp 金属及び金属シリサイド膜の形成方法

Patent Citations (1)

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