JPH0120228B2 - - Google Patents

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JPH0120228B2
JPH0120228B2 JP62119165A JP11916587A JPH0120228B2 JP H0120228 B2 JPH0120228 B2 JP H0120228B2 JP 62119165 A JP62119165 A JP 62119165A JP 11916587 A JP11916587 A JP 11916587A JP H0120228 B2 JPH0120228 B2 JP H0120228B2
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disilane
silane
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gas
silicon
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JP62119165A
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JPS6345373A (ja
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Maachin Jashinsuki Josefu
Suteiiru Meiyason Baanaado
Arubaado Sukotsuto Buruusu
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International Business Machines Corp
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Publication of JPH0120228B2 publication Critical patent/JPH0120228B2/ja
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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
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/42Silicides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/28008Making conductor-insulator-semiconductor electrodes
    • H01L21/28017Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon
    • H01L21/28026Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor
    • H01L21/28035Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor the final conductor layer next to the insulator being silicon, e.g. polysilicon, with or without impurities
    • H01L21/28044Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor the final conductor layer next to the insulator being silicon, e.g. polysilicon, with or without impurities the conductor comprising at least another non-silicon conductive layer
    • H01L21/28061Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor the final conductor layer next to the insulator being silicon, e.g. polysilicon, with or without impurities the conductor comprising at least another non-silicon conductive layer the conductor comprising a metal or metal silicide formed by deposition, e.g. sputter deposition, i.e. without a silicidation reaction

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Description

【発明の詳細な説明】 A 産業上の利用分野 この発明は、ケイ素供給源として、ジシラン
(Si2H6)、トリシラン(Si3H8)等の高級シラン
を用いたケイ素高含有ケイ化タングステン形成の
ための低温低圧化学蒸着技術に関するものであ
る。
B 従来技術 超小型電子技術産業では、超硬金属ケイ化物皮
膜がますます普及の度を増している。たとえば、
MOSFET産業では、これらのケイ化金属皮膜を
下の多結晶シリコン層上に付着させることによ
り、シリコン・ゲート技術における多結晶シリコ
ン・ゲート電極抵抗を減少させるために使用され
る。これらのケイ化金属皮膜は、高い電導性、高
い加工温度に対する抵抗性、不動態化のための酸
化性、乾式エツチングによるパターン付けの容易
さ、加工化学薬品との適合性、ならびに適切な接
着性および表面形態を有する。特に、ケイ化タン
グステンは、抵抗率が低く、加工性にすぐれるた
め、デバイス中の導電層として用いるのに適した
材料である。この材料は、接点用材料や、回路上
のデバイス間の相互接続材料として用いられてい
るが、将来は金属エミツタとしても使用されるも
のと考えられる。
超硬金属のケイ化物は、長年にわたり、各種の
方法を用いて開発されて来た。たとえば、金属と
シリコンとを適当な蒸着速度で同時蒸着させた
後、高温でアニーリングしてケイ化金属を形成す
ることができる。しかし、この方法には、上のケ
イ化金属層と、下のシリコン層との接着が悪い等
の問題がある。この接着の問題は、一部には同時
蒸着中の組成の制御が不十分であることに原因す
る。さらに、この方法は、製造工程で使用した場
合、スループツトが十分でない。
ケイ化金属皮膜を形成するもう1つの方法は、
米国特許第4218291号明細書に開示されたもので
ある。この方法は、遷移金属のターゲツトをスパ
ツタリングして、金属原子を形成させ、同時にシ
ランまたはジシラン等の水素化ケイ素を気体状態
で使用する。この水素化ケイ素は、不活性ガス雰
囲気でスパツタリング中に形成したプラズマによ
り分解される。スパツタリングした金属原子は、
気体状の反応性物質と反応して、気体状のケイ化
金属を生成する。このケイ化金属は基板上に付着
する。次に非酸化性雰囲気で熱処理を行ない、ケ
イ化金属の抵抗率を減少させる。
プラズマを用いる方法は、プラズマ中にあるも
のは何でも、付着皮膜中にとり込まれるため、皮
膜が汚染することが多い。さらに、ケイ化物皮膜
中には大量の水素が導入されたり、これらの皮膜
にピンホールを生じたりすることが多い。このた
め、シリコンまたはケイ化金属を付着する場合、
プラズマ法を避ける傾向がある。特に、ケイ化金
属をシリコン表面に接触させる場合シリコン上に
ケイ化金属が形成される前に、プラズマによりシ
リコンが損傷を受けるため、そういえる。
ケイ化金属を形成するもう1つの方法は、低圧
化学蒸着(LPCVD)で、下記の2つの参照文献
に記載されている。
D.L.Brors等、“ソリツドステート技術
(SolidState Technology)”、BP、183〜183、
1983年4月。
K.C.Saraswat等、IEEE Transactions on
Electron Devices、Vol.ED―30、No.11、p.1497
〜1505、1983年11月。
特に、ケイ化タングステンはこの方法で製造さ
れており、原料ガスはシランおよび六フツ化タン
グステン(WF6)である。この方法に通常用い
られる装置はGenus Corporation製のGenus
Toolである。この装置はコールド・ウオール/
ホツト・サセプタ反応装置で、これらの原料は圧
力200ミリトル、温度425℃のLPCVD条件下で熱
分解する。この装置でのガスの流速はWF6が約
20sccm(既知の温度および圧力における、標準立
方センチメートル)、SiH4が1000sccmである。
付着させた状態のケイ化タングステンの化学量
は、WSi2.2〜2.5の範囲であることが必要で、これ
は付着させた状態の皮膜をアニーリングした後に
得られる必要なWSi2相と比較してSi含有量が高
い。これは、ケイ化物をアニーリングしたときに
生じる空隙および亀裂の形成を避け、層の剥離を
防止するために必要である。
シランを原料としてケイ素を導入することは、
この方法ではシランの流速をきわめて高くする必
要があるため、効率が非常に悪い。シランは爆発
性が高く、危険であるため、このように流速を高
くすることは工程のために有害である。さらに、
WF6を中和する従来のスクラバはシラン・ガス
を解離するとは限らないので、大量のシランを処
理することは安全性の問題を生じる。この排出ガ
スは、適切に希釈するか、製品と反応させない限
り、空気に接触すると燃焼または爆発する傾向が
ある。また、原料の使用効率が悪いため、大量に
シランが消費され、コストが高くなる。
加工の立場から見ると、このCVD法には別の
問題がある。理想的には、2成分CVD法では、
原料ガスの比率を調整することにより、得られる
皮膜の化学量を調整することが望ましい。しか
し、この方法は、シラン・ガスがきわめて安定な
状態の温度範囲で行なうため、それ自体で分解し
て皮膜を形成することはない。シランの分解を起
こすためには、WF6の存在を必要とする。した
がつて、皮膜成長速度はWF6ガス供給量に比例
して変化するが、SiH4には実質的に無関係であ
る。このため、WF6の供給量を変化させるとシ
リコンとタングステンの両方の成長速度が変化す
るのに対し、シランの供給量を変化させても、ほ
とんど、またはまつたく影響が無いため、皮膜の
化学量を調整することが困難になる。
これらの問題に対処するため、ジシラン、トリ
シラン等の高級シランが、有害な汚染や安全問題
を生じることなく、皮膜を形成するような方法
で、低圧CVD法に用いることができることが発
見された。これらを用いれば、装置に使用するポ
ンプに対する必要条件が緩和され、付着した皮膜
の汚染が減少する。さらに、気相核形成の可能性
も減少する。
高級シランをケイ化金属の形成、特に熱により
駆動されるCVDシステムにおいて、ケイ化タン
グステンの形成に使用することは、従来技術では
行なわれても、提案されてもいない。しかし、他
のプラズマまたはレーザを用いる方法では、シラ
ンとジシランの両方が用いられていることが認め
られている。この方法は、たとえば、米国特許第
4363828号および第4495218号明細書に開示されて
いる。これらの明細書は、ケイ化金属の形成は行
なわず、非晶質シリコンまたは絶縁皮膜の形成を
意図するものである。原料ガスの解離にプラズマ
またはレーザ光線を使用する場合は、大量の電力
が利用できるため、各種の原料ガスを用いること
ができる。たとえば、プラズマまたはレーザを用
いたシステムに入力するエネルギーは非常に高
く、熱によるCVDシステムより何桁も大きい
(約200倍)ため、シランまたはジシランを使用す
ることができる。したがつて、プラズマまたはレ
ーザを用いるシステムでは、入力エネルギーは原
料ガスを分解するために調整される。しかし、こ
れに反して、熱によるCVDシステムで利用でき
るエネルギーは非常に小さいため、原料ガスの選
択の範囲が狭い。1例として、米国特許第
4283439号および第4359490号明細書には、シラ
ン・ガスのみを用いたCVD法によるケイ化金属
皮膜の形成について記載されている。
C 発明が解決しようとする問題点 この発明で用いられる温度および圧力の範囲で
は、ジシランはそれ自体で分解してケイ化タング
ステン皮膜が成長することはない。ケイ化金属皮
膜生成のためには、ある種の共働現象があり、
WF6が存在すると、ガスと基板との境界面で
WF6とジシランとの間に相互作用が生じる。し
たがつて、この知識なしには高級シランを用いる
理由がない。
さらに、ジシランは通常、気相における核形成
がシランより速いと考えられている。低圧CVD
の工程中に、気相核形成が生じると有害であり、
付着した皮膜にピンホールや欠陥を形成する。し
かし、本願発明者は、シランを用いた場合の気相
核形成の可能性は、ジシランを用いた場合より大
きいことを発見した。これはおそらくジシランの
流速が著しく減少することは、ジシランの必要量
がシランに比較して著しく減少することを意味す
るためと考えられる。したがつて、この方法にジ
シランまたは他の高級シランを使用することを避
ける傾向があるが、発明者は実際に、シランの代
りにジシランまたはトリシランを使用すると、気
相核形成の可能性が減少することを発見した。
ジシランの流速はシランの流速に比較して著し
く減少させることができるので、ケイ素含有量の
高い付着したままの皮膜を形成するにもかかわら
ず、加工装置をきわめて簡単にすることができ
る。さらに、大量のガスの流れにより汚染物質が
運び込まれる可能性は少くなり、この技術により
付着するケイ化タングステン皮膜は、シランをケ
イ素供給源として使用して付着させたものよりす
ぐれている。この方法は、存在するジシランの量
が著しく少いため、シランを用いる方法より安全
である。WF6と高級シランの共働効果が増強さ
れるので、ジシランの流速を高める必要なく、ケ
イ素含有量の高いケイ化タングステン皮膜が形成
されると考えられる。
したがつて、この発明の主目的は、ケイ化タン
グステン皮膜形成のための、改良されたLPCVD
法を提供することにある。
この発明の他の目的は、高級シラン類を使用し
て、低圧、低温でケイ化タングステン皮膜を形成
するためのLPCVD法を提供することにある。
この発明の他の目的は、安全性を高めた、ケイ
化タングステン形成のための改良された方法を提
供することにある。
この発明の他の目的は、皮膜の品質が、従来技
術に用いられるものよりすぐれたケイ化タングス
テン皮膜を形成するための低圧CVD法を提供す
ることにある。
D 問題点を解決するための手段 この発明を実施するに当たり、原料ガスに高級
シランおよびWF6を用いてケイ化タングステン
を形成するのに、低圧の熱および化学CVD法を
使用する。付着した状態のケイ化タングステン
は、ケイ素含有量が高く、化学量はWSi2.2〜2.5
範囲である。
反応器は低圧、低温のコールド・ウオール式
で、原料ガス(ジシランまたはトリシランおよび
六フツ化タングステン)を反応室内に導入する。
反応室内でこれらのガスが反応し、基板上に均一
な厚みのケイ化タングステン皮膜が付着する。原
料ガスは室温でサセプタに向かつて注入する。全
圧が低いため、加熱したサセプタ上の基板に原料
ガスが衝突する前に、ガスはほとんどまたはまつ
たく加熱されない。この不均一反応(ガスとサセ
プタの境界面)により皮膜が形成する。
これらの目的、特長および利点を、下記の実施
例を参照して詳細に説明する。
E 実施例 この発明の方法では、付着させたままの状態で
は、ケイ素含有量の多いケイ化タングステン皮膜
を付着させるのに低圧CVDを用いる。シリコン
の原料ガスとしては、ジシラン、トリシラン等の
高級シランを使用する。
この発明では、コールド・ウオール/ホツト・
サセプタ装置を使用し、Wの原料はWF6とする。
ケイ素供給源は一般にジシラン(Si2H6)または
トリシラン(Si3H8)である。これより高級なシ
ランを用いることもできるが、ジシランまたはト
リシランを上回る利点はごくわずかである。装置
内の全圧力は約0.05〜1トルの範囲であり、サセ
プタの温度はほぼ室温から400℃未満の範囲とす
る。好ましいサセプタ温度は200ないし300℃、好
ましい圧力は50ないし500ミリトルである。WF6
の流速は約25sccm未満、高級シランの流速は一
般に500sccm未満である。WF6の流速は約5ない
し15sccmが好ましく、Si2H6の流速は100ないし
200sccmが好ましい。Si3H8の場合は50ないし
150sccmの流速が好ましい。
この発明を実施する装置を第1図に示す。これ
は、Genus社からGenus8301システムの商品名で
発売されている装置の略図である。この装置は低
圧、低温コールド・ウオール式化学蒸着装置で、
特にシリコンまたはドーピングしたシリコン・ウ
エーハ等の基板上に、ケイ化タングステンを付着
させるように設計されたものである。この装置は
第1図に略図で示したプロセス・キヤビネツト
と、エレクトロニクス・キヤビネツト(図示され
ていない)の2つのキヤビネツト、高周波発生装
置、および離れた位置にあるベイン・ポンプ/油
濾過アセンブリで構成される。
第1図に詳細を示すように、プロセス・キヤビ
ネツト10は、プロセス・チエンバ12、ポンプ
装置、ガス分配装置、基板/ターレツト加熱装
置、自動ウエーハ操作装置、差動シール・ポン
プ、ブロア、および電子制御装置で構成される。
ウエーハ14は自動操作アームにより、プロセ
ス・チエンバ12に装入される。ターレツト16
は石英ランプで加熱され、温度は赤外線センサ・
アセンブリ18で検出される。ガス、すなわちジ
シラン、トリシラン等と、六フツ化タングステン
WF6は、プロセス・チエンバ12中で反応し、
ウエーハ14上に均一なケイ化タングステン皮膜
を付着させる。この装置は、ブロア20およびベ
ーン・ポンプ22の助けにより10ミリトル未満の
基本圧力で作動する。ブロア20およびポンプ2
2は、排気ポート24とプロセス・チエンバ12
の間に接続され、プロセス・チエンバ12はフア
ンネル・バルブ26と、高真空バルブ28に接続
される。
差動シール・ポンプにより、大気と、チエンバ
内の圧力間の真空の完全性が保たれる。チエンバ
の壁は水冷により低温に維持される。壁の温度が
低いことにより、気相核形成および壁面への付着
が防止され、熱による付着は、ウエーハ14の表
面のみに行なわれる。プロセス・チエンバ12の
NF3プラズマによる洗浄のため、高周波発生装置
(図示されていない)を使用する。
この装置は、上記のキヤビネツトの制御によ
り、自動または手動で操作される。キヤビネツト
の制御モジユールは、タツチ・パネルCRTおよ
びフロツピー・デイスク・ドライブからなり、メ
ニユ形式の表示によりユーザと連絡をとる。温
度、圧力およびガス流量等の工程情報を含むソフ
トウエア・プログラムは、メーカにより提供され
る。これらの情報はデイスクに記憶されている。
自動モードでは、装置によりウエーハが装入さ
れ、操作を中断せずに加工し、排出するが、手動
モードでは、装入、加工、および排出はそれぞれ
個別に行なわれる。
下記の説明では、気体のケイ素供給源はジシラ
ン(Si2H6)、金属源は六フツ化タングステン
(WF6)である。これらのガスは常温では安定な
混合物を形成し、自然反応は起らない。ケイ化タ
ングステン皮膜の形成を導く可能性のある不均一
系(ガス/サセプタ境界面)反応は下記のとおり
である。
WF6(g)+*→W(a)+6F(a) (1) Si2H6(g)+*→Si2H6(a)→ SixHy(a)+Si2x(a)+(6―y)H(a)(2) Si(a)+4F(a)→SiF4(g) (3) H(a)+F(a)→HF(g) (4) これらの式で用いたアステリクス(*)は、ガ
スがウエーハ14の表面に付着することができる
活性吸着領域を示す。(a)は吸着した物質を、
(g)は気体物質を示す。反応1はオージエ分光
分析(AES)および光電分光分析(PES)によ
り観察され、UHVでWF6が露出したSi(100)ウ
エーハに吸着され、この初期段階の後、フツ素を
シリコンの表面に移動させることがわかつた。W
およびFにより表面が完全に覆われると、WF6
吸着工程は自己不動態化性であるため、活性の
(露出した)吸着領域の存在が必要なことが証明
されている。成長工程の初期段階以後の機構につ
いては、運動速度データも、シランの表面におけ
る分解の経過も知られていないため、幾分推論的
である。したがつて、この方法において、ジシラ
ンからのシリコンの取込みが増大することを説明
するのに、いくつかの異なる説がある。
反応(1)〜(4)から、ケイ素を含有する物質の吸
着/解離反応(2)がシランに比較してジシランの場
合のほうが増強されると、Siの取込みが増大する
と予想される。一方、加熱した基板上のジシラン
の解離吸着により生成した不特定の断片により、
表面からフツ素および水素がより効率的に除去さ
れ、さらに皮膜形成が行なわれるための自由な吸
着領域の存在が増大する。Siの取込みが増大する
機構に関する唯一のモデルに到達するには、この
複雑な系の表面反応運動論に基づく詳細な研究が
必要である。不均一系反応を考慮しなければ、反
応表面から放出される物質の性質によつて、この
工程には均一(気相)化学反応が加わることがで
きる。ジシランの使用により、ケイ素の取込みの
速度を支配するどの工程が直接増強されるかにつ
いての正確な予測は完全に行なわれていない。
第2図ないし第5図によりわかるように、維持
可能な最低のジシランの流速であつても、得られ
るケイ化タングステン皮膜はやはりケイ素の含有
量が高かつた。ジシランの流量を200sccm未満に
低下させると、皮膜の付着速度が著しく減少す
る。ジシランの流量をさらに減少させ、しかも適
当な成長速度を維持するためには、水素の注入を
利用することができる。これにより、WF6原料
の水素による還元によつて、タングステンの付着
が直接増大するため、皮膜成分のタングステン含
有量が増大する。この成長反応は共働現象であ
り、どちらの反応物質が無い場合も、付着は見ら
れないので、水素の添加により、WF6の熱分解
を促進すると、実際にジシランの熱分解も同様に
促進される。
ジシランを使用するもう1つの利点は、シラン
よりも蒸気圧が低く、常温で約30psigであること
である。このことは、ジシランの質量と貯蔵タン
クの圧力は関係がないことを意味する。また、ジ
シランの吐出圧が低いために、標準的な流量制御
装置が十分使用可能であるとともに、大量の装置
でも、特別な高圧用バルブを必要としない。シラ
ンでなく、ジシランを用いるこの発明の方法で
は、必要量が減少するため、ジシランに伴う危険
が大幅に緩和される。さらに、ジシランの流量が
最少であつても、ケイ素含有量の高い皮膜が成長
する。
第2図ないし第7図は、ケイ化タングステンの
付着を示すもので、特に、ジシランの流速、
WF6の流速、基板温度、付着温度、シランの流
速、Si/W比などのパラメータを変化させる影響
を示す。これらのパラメータは、成長速度、付着
したままの皮膜の抵抗率、Si/W比、ケイ化タン
グステン皮膜をアニーリングした後の抵抗率につ
いて研究するため変化させたものである。このデ
ータから、付着温度とWF6の流量は皮膜の特性
を決定するのに、きわめて重要なパラメータであ
り、他の要因は重要度が低いことがわかる。ジシ
ランを用いて付着させた試料の品質を評価するた
め、これらの図の一部のデータに基づいて、標準
的な成長条件を選定した。これをそれぞれの図に
ついて説明する。
第2図は、ケイ化タングステンの付着した状態
の試料の成長速度と抵抗率をジシランの流速に対
してプロツトした図である。標準的な条件は、P
=200ミリトル、WF6の流速=10sccm、T=360
℃である。成長速度とアニーリングしない試料の
抵抗率も幾分変化するが、ジシランの流速の影響
はあまり顕著ではない。
第3図は、ケイ化タングステン皮膜の成長速度
と、アニーリング前の抵抗率を、WF6の流速に
対してプロツトした図である。図から明らかなよ
うに、この流速は成長率および付着させたままの
皮膜の抵抗率に著しい影響を与える。WF6の流
速を増大させると、成長速度は増大し、抵抗率は
減少する。このデータで、ジシランの流速は
210sccmであり、圧力は200ミリトル、基板温度
は300℃であつた。
第4図は、ケイ化タングステン皮膜の成長速度
とアニーリング前の抵抗率を基板温度に対してプ
ロツトした図である。他の条件は、P=200ミリ
トル、ジシランの流速=210sccm、WF6の流速=
10sccmである。図に示すように、基板温度が上
昇すると、成長速度、付着させたままの抵抗率は
ともに増大する。前述のように、基板温度は皮膜
の成長速度および特性に対し、他のパラメータよ
り重大な影響を与えるパラメータである。
第5図は、シランおよびジシランについて、付
着温度の関数として、ラザフオード後方散乱
(RBS)により測定したSi/W比をプロツトした
図である。データセツトAは、シランについて、
その流速を1000sccmとして形成させた皮膜、デ
ータセツトBは、ジシランについてその流速を
210sccmとして形成させた皮膜のものである。こ
の実験では、シランの流量はジシランの流量と約
5倍であつたが、ジシランを用いて形成した試料
は、シランを用いて形成したものと比較して、常
にケイ素含有量が高かつた。基板温度を共通の
360℃にすると、第6図のW/Si比とシランの流
量を示すデータから、ジシランの流速をわずかに
0.21/分とした場合に得られる付着させたまま
のケイ素含有量(Si/W=2.95)を得るには、2.0
/分を超えるシラン流量を用いる必要があるこ
とがわかる。
第6図は、RBSにより測定したSi/W比と、
ジシランの流速との関係をP=200ミリトル、
WF6流速=10sccm、基板温度=360℃の条件につ
いて示した図である。図からわかるように、Si/
W比が著しく増大を開始するには、シランの流速
を非常に高くする必要がある。
第7図は、アニーリングした試料のケイ化タン
グステンの抵抗率を、RBSで測定した皮膜の化
学量(Si/W比)の関数として示す図である。試
料はシラン(データセツトA)およびジシラン
(データセツトB)を用いて作成した。同一軸上
にプロツトすると、同様の化学量の皮膜は、シラ
ンから作成したものもジシランから作成したもの
も、実質的に同じ抵抗率を有する。したがつて、
ケイ素成分の原料を変えることが可能で、最終の
皮膜の化学量のみが皮膜の特性を決定する。断面
透過型電子顕微鏡(TEM)で検査すると、いず
れの皮膜も共形で、高さ3000Åの酸化物ステツプ
上に付着させた場合、垂直壁の被覆率は、ベース
の被覆率の80%であることがわかつた。ジシラン
を用いて形成した皮膜をアニーリングしたものの
X線データによれば、アニーリングにより予期し
たWSi2相の存在が示されたが、アニーリング前
にはX線構造は観察されなかつた。試料の抵抗率
の分布を測定すると、試料内で±2%より良好
な、典型的な試料の均一性(3σ)を示した。
このように、ケイ化タングステンを付着させる
低圧、低温CVD法におけるケイ素供給源として、
ジシランを使用することができる。この方法で作
製した皮膜は、シランを用いて作成したものと同
等の特性を有するが、同等のケイ素含有量を有す
る皮膜を得るのに必要なケイ素供給源の流量を1
桁少なくすることができる。さらに、この方法に
よれば、わずか250℃の温度で、適当な化学量、
抵抗率、均一性および粒子構造を有する皮膜が形
成される。この温度は従来のシランを用いた方法
に必要な370℃を超える成長温度よりはるかに低
い温度である。前述のように水素注入を使用すれ
が、ケイ素供給源の流量をさらに減少することが
可能になる。
E 発明の効果 上記は付着させたままの状態で、ケイ素含有量
の高いケイ化タングステンを製造するための新し
い方法である。この方法はケイ素供給源としてジ
シラン、トリシランまたはこれよりも高級なシラ
ンを使用する低温、低圧CVD法である。これら
の高級シランの流速は、従来技術によるCVD法
におけるシランの流速より著しく低い。金属源の
ガスと、高級シランとの間に、この温度および圧
力で生じる共働現象があり、両方のガスが存在し
ないと、この低温の壁と高温の基板を使用する装
置で、基板上に付着は起こらない。他の特長とし
て、この発明の方法により、わずか約250℃の温
度で、適当な化学量、抵抗率、均一性、および粒
子構造を有する皮膜が形成される。この温度は従
来のシランを用いた方法に必要な約370℃を超え
る成長温度よりはるかに低い温度である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明を実施するのに適した装置
の略図である。第2図は、この発明によりケイ化
タングステン皮膜を付着させる際の、成長速度お
よびアニーリングしない皮膜の抵抗率とジシラン
の流速との関係を示す図である。第3図は、ケイ
化タングステン皮膜を付着させる際の、成長速度
およびアニーリングしない皮膜の抵抗率と、
WF6の流速との関係を示す図であり。第4図は、
ケイ化タングステン皮膜を付着させる際の、成長
速度およびアニーリングしない皮膜の抵抗率と、
基板温度との関係を示す図である。第5図は、シ
ランから(データセツトA)およびジシランから
(データセツトB)形成したケイ化タングステン
皮膜の化学量データ(Si/W比)の比較を示す図
である。第6図は、CVD法により付着させたケ
イ化タングステン皮膜について、皮膜の化学量
(Si/W比)を、シランの流速の関数として示す
図である。第7図は、シラン(データセツトA)
およびジシラン(データセツトB)を用いて付着
させたケイ化タングステン皮膜について、アニン
リングした皮膜の抵抗率と、皮膜の化学量(Si/
W比)との関係を示す図である。 10…キヤビネツト、12…チエンバ、14…
ウエーハ、16…ターレツト、18…赤外線セン
サ、20…ブロア、22…ポンプ、24…排気、
26…フアンネル・バルブ、28…高真空バル
ブ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 基板を収容したコールド・ウオール/ホツ
    ト・サセプタCVD反応器中に、WF6ガス及び式
    SioH2o+2(但しn=2、3…)で与えられる高級
    シラン・ガスを導入するステツプと、 基板の温度を370℃未満に、トータル・システ
    ム圧力を1トル未満に、上記WF6ガスの流量を
    25sccm未満に、且つ上記高級シラン・ガスの流
    量を500sccm未満に保つステツプと、 上記高級シラン・ガス及び上記WF6ガスを上
    記基板上で反応させるステツプとを含み、 上記基板上にケイ素高含有ケイ化タングステン
    を付着させる方法。
JP62119165A 1986-08-11 1987-05-18 ケイ素高含有ケイ化タングステンを付着させる方法 Granted JPS6345373A (ja)

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