JPH02111867A - シリコン基体への金属の堆積方法 - Google Patents
シリコン基体への金属の堆積方法Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
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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。
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、シリコンへの金属の堆積方法に係り、特に、
シリコン表面に金属を堆積するに際してのシリコン表面
の表面処理に関する。
シリコン表面に金属を堆積するに際してのシリコン表面
の表面処理に関する。
［従来の技術］
半導体装置の製造において、金属の堆積方法、特に、選
択的堆積方法は、電極、コンタクト、配線等を形成する
上で極めて重要な技術である。そのような選択的堆積方
法として、近年、低圧化学的気相成長法（以下、ＬＰＧ
ＶＤと略す）によるタングステン等の金属の選択的堆積
方法が注目されている。
択的堆積方法は、電極、コンタクト、配線等を形成する
上で極めて重要な技術である。そのような選択的堆積方
法として、近年、低圧化学的気相成長法（以下、ＬＰＧ
ＶＤと略す）によるタングステン等の金属の選択的堆積
方法が注目されている。
ＬＰＧＶＤによるシリコン基体上へのタングステンの選
択的堆積方法は、通常、次のようにして行われる。即ち
、ＳｉＯ□膜等のマスクパターンで覆われたＳ１ウエハ
をＣＶＤチャンバ内に収容し、チャンバにＷ Ｆ ｂガ
スとＦ２ガスとの混合ガスを導入する。そして、Ｗ Ｆ
ｂの還元により、マスクパターンで覆われていないＳ
ｌウェハの表面に選択的にＷを堆積する。この場合、堆
積方法は、次の２つの堆積工程に従って進行するものと
考えられる。
択的堆積方法は、通常、次のようにして行われる。即ち
、ＳｉＯ□膜等のマスクパターンで覆われたＳ１ウエハ
をＣＶＤチャンバ内に収容し、チャンバにＷ Ｆ ｂガ
スとＦ２ガスとの混合ガスを導入する。そして、Ｗ Ｆ
ｂの還元により、マスクパターンで覆われていないＳ
ｌウェハの表面に選択的にＷを堆積する。この場合、堆
積方法は、次の２つの堆積工程に従って進行するものと
考えられる。
第１の堆積工程
次の反応式（１）に従ってＷの薄膜が形成される。
１、ＶＦ６＋ＳＩ → Ｓｉ Ｆ、 ＋Ｗ
・・・ （１）即ち、第１の堆積工程では、Ｓｌが還
元剤として働き、ＷＦ、が還元されてＷの選択堆積が行
われる。
・・・ （１）即ち、第１の堆積工程では、Ｓｌが還
元剤として働き、ＷＦ、が還元されてＷの選択堆積が行
われる。
第２の堆積工程
ＷＦ６＋３Ｈ２→ Ｗ＋６ＨＦ ・・・（２）即ち、
第２の堆積工程では、Ｆ２が還元剤として働き、ＷＦ６
が還元され、Ｗと８１０２との触媒能力の相違により、
Ｗの選択堆積が行われる。
第２の堆積工程では、Ｆ２が還元剤として働き、ＷＦ６
が還元され、Ｗと８１０２との触媒能力の相違により、
Ｗの選択堆積が行われる。
以上説明したＬＰＣＶＤによるＷの選択堆積には大きな
問題がある。それは、堆積されるべきＳ１ウ工ハ表面の
自然酸化物の存在である。この自然酸化物の存在のため
、堆積されたＷ膜の表面は平滑とならず、またＷ膜の厚
さも不均一となる。
問題がある。それは、堆積されるべきＳ１ウ工ハ表面の
自然酸化物の存在である。この自然酸化物の存在のため
、堆積されたＷ膜の表面は平滑とならず、またＷ膜の厚
さも不均一となる。
その原因は、次のようなことによるものと考えられる。
第１Ａ図に示すように、Ｓｌウェハ１の表面に薄く不均
一な自然酸化ＩＩ！２が存在する場合には、反応式（１
）による反応は、ＷＦ６が侵入し得る、自然酸化膜２の
最も弱い部位３において最初に進行する。そして、ｍ１
８図に示すように、不均一な薄膜４が形成される。次に
、反応式（２）による反応が進行すると、第１Ｃ図に示
すように表面に凹凸のある不均一な厚さのＷ膜５が形成
される。
一な自然酸化ＩＩ！２が存在する場合には、反応式（１
）による反応は、ＷＦ６が侵入し得る、自然酸化膜２の
最も弱い部位３において最初に進行する。そして、ｍ１
８図に示すように、不均一な薄膜４が形成される。次に
、反応式（２）による反応が進行すると、第１Ｃ図に示
すように表面に凹凸のある不均一な厚さのＷ膜５が形成
される。
このような表面に凹凸のある不均一な厚さの金属膜では
、電極、コンタクト、配線等に用いた場合、良好な特性
のものが得られず、また、その上方に他の配線層を形成
する場合、段切れを生ずるなど好ましくない。更に、Ｓ
ｌウェハ表面の自然酸化膜の存在は、接触抵抗を増加さ
せてしまう。
、電極、コンタクト、配線等に用いた場合、良好な特性
のものが得られず、また、その上方に他の配線層を形成
する場合、段切れを生ずるなど好ましくない。更に、Ｓ
ｌウェハ表面の自然酸化膜の存在は、接触抵抗を増加さ
せてしまう。
［発明が解決しようとする課題］
上述の不所望なＳ１ウ工ハ表面の自然酸化膜を除去する
ため、弗酸等によるウェットエツチングが行われていた
が、ウェットエツチングではその後の洗浄および乾燥の
工程が必要であり、手間がかがるるだけでなく、ウェッ
トエツチングにより除去された自然酸化膜は、−旦除去
されても空気にさらされるとすぐに再び形成されてしま
う。
ため、弗酸等によるウェットエツチングが行われていた
が、ウェットエツチングではその後の洗浄および乾燥の
工程が必要であり、手間がかがるるだけでなく、ウェッ
トエツチングにより除去された自然酸化膜は、−旦除去
されても空気にさらされるとすぐに再び形成されてしま
う。
本発明の目的は、シリコン表面の自然酸化物を除去して
、平滑かつ均一な膜厚の金属を堆積する方法を提供する
ことにある。
、平滑かつ均一な膜厚の金属を堆積する方法を提供する
ことにある。
［課題を解決するための手段］
本発明によると、シリコン基体を表面処理する工程と、
表面処理されたシリコン基体の表面に金属を堆積する工
程とを具備する方法であって、前記シリコン基体を表面
処理する工程は、シリコン基体を５０〜６５０℃の温度
で、Ｎ２Ｆ４、ＣＩ Ｆ、 ＣＩ Ｆ５ Ｆ２
Ｃｌ２およびＣＦ４からなる群から選ばれた少なくとも
１種を含むガスにより処理することからなることを特徴
とするシリコン基体への金属の堆積方法が提供される。
表面処理されたシリコン基体の表面に金属を堆積する工
程とを具備する方法であって、前記シリコン基体を表面
処理する工程は、シリコン基体を５０〜６５０℃の温度
で、Ｎ２Ｆ４、ＣＩ Ｆ、 ＣＩ Ｆ５ Ｆ２
Ｃｌ２およびＣＦ４からなる群から選ばれた少なくとも
１種を含むガスにより処理することからなることを特徴
とするシリコン基体への金属の堆積方法が提供される。
処理に用いられるガスは、キャリアガスとして、ヘリウ
ムやアルゴンとうの不活性ガスを含有していてもよい。
ムやアルゴンとうの不活性ガスを含有していてもよい。
本発明の方法によりシリコン基体上に堆積される金属と
しては、モリブデン、タングステン、モリブデンシリサ
イド、タングステンシリサイド、チタン、窒化チタン、
チタンタングステン、アルミニウム、銅、および多結晶
シリコンが挙げられる。
しては、モリブデン、タングステン、モリブデンシリサ
イド、タングステンシリサイド、チタン、窒化チタン、
チタンタングステン、アルミニウム、銅、および多結晶
シリコンが挙げられる。
金属を堆積する工程としては、蒸着、化学的気相成長法
（ＣｖＤ）、プラズマＣＶＤ、イオンプレー、ティング
、およびスパッタリング等を用いることが出来る。
（ＣｖＤ）、プラズマＣＶＤ、イオンプレー、ティング
、およびスパッタリング等を用いることが出来る。
前記シリコン基体への金属の堆積は、パターン膜を有す
る前記基体に対して選択的に、または基体の全面に対し
て行なうことが出来る。
る前記基体に対して選択的に、または基体の全面に対し
て行なうことが出来る。
本発明における表面処理の温度は、５０〜６５０℃であ
り、好ましくは５０〜４００℃である。温度が５０℃未
満では、処理時間が長くかかり過ぎ、６５０℃を越える
と、ウェハに形成されている他の半導体素子に悪影響を
与え、好ましくない。
り、好ましくは５０〜４００℃である。温度が５０℃未
満では、処理時間が長くかかり過ぎ、６５０℃を越える
と、ウェハに形成されている他の半導体素子に悪影響を
与え、好ましくない。
本発明における表面処理の時間は、ガスの種類と温度条
件に依存するが、通常、１０秒〜３分が好ましい。
件に依存するが、通常、１０秒〜３分が好ましい。
本発明における表面処理の雰囲気の圧力は、１０″３〜
１００トルであるのが好ましい。
１００トルであるのが好ましい。
［作用］
本発明によると、金属の堆積に先立ち、シリコン基体の
表面を所定のガスにより処理することにより、比較的低
温で、短時間で、シリコン基体の表面の自然酸化物を完
全に除去するすることが可能であり、従って、引き続き
金属を堆積することにより、表面が平滑でかつ均一な膜
厚の金属膜を得ることが出来る。
表面を所定のガスにより処理することにより、比較的低
温で、短時間で、シリコン基体の表面の自然酸化物を完
全に除去するすることが可能であり、従って、引き続き
金属を堆積することにより、表面が平滑でかつ均一な膜
厚の金属膜を得ることが出来る。
［実施例］
以下、図面を参照して、本発明の実施例につき説明する
。
。
本発明において、所定の温度下で所定のガスによりシリ
コン基体を表面処理すると、第２Ａ図に示すように、シ
リコン基体１１の表面の自然酸化膜は完全に除去される
。従って、引続きＷ Ｆ ｂガスとＨ２ガスとの混合ガ
スを導入すると、前述した反応式（１）による反応は均
一に進行し、第２Ｂ図に示すように、平滑な表面を有す
る、均一な厚さのＷ膜１５が形成される。
コン基体を表面処理すると、第２Ａ図に示すように、シ
リコン基体１１の表面の自然酸化膜は完全に除去される
。従って、引続きＷ Ｆ ｂガスとＨ２ガスとの混合ガ
スを導入すると、前述した反応式（１）による反応は均
一に進行し、第２Ｂ図に示すように、平滑な表面を有す
る、均一な厚さのＷ膜１５が形成される。
試験例
枚葉式コールドウオール型ＬＰＧＶＤ反応器を用い、シ
リコンウェハ表面へのタングステンの堆積を行った。
リコンウェハ表面へのタングステンの堆積を行った。
まず、反応室内に設置された熱板上にシリコンウェハ（
径：４インチ）を載置した後、ターボモレキュラーポン
プを用いて、反応室内を排気し、圧力を１０−８トルと
した。なお、この装置における真空系は、ロータリーポ
ンプとメカニカルブスターボンブとを具備しており、反
応室内の圧力を１０−１〜１００トルの範囲で変化させ
ることが可能である。反応室内の圧力は、キャパシタマ
ノメーターによりモニターすることが出来る。反応室の
中央部に設置された熱板はハロゲンランプヒーターを有
しており、これによってウェハ表面の温度分布を、急速
に均一かつ安定にすることが出来る。ウェハの温度は、
ＩＲ温度計により測定し、制御することが出来る。
径：４インチ）を載置した後、ターボモレキュラーポン
プを用いて、反応室内を排気し、圧力を１０−８トルと
した。なお、この装置における真空系は、ロータリーポ
ンプとメカニカルブスターボンブとを具備しており、反
応室内の圧力を１０−１〜１００トルの範囲で変化させ
ることが可能である。反応室内の圧力は、キャパシタマ
ノメーターによりモニターすることが出来る。反応室の
中央部に設置された熱板はハロゲンランプヒーターを有
しており、これによってウェハ表面の温度分布を、急速
に均一かつ安定にすることが出来る。ウェハの温度は、
ＩＲ温度計により測定し、制御することが出来る。
次に、反応室内に、ＣＩＦ、ガスを流量３０ＳＣＣＭ
（標準立法センチメートル７分）で導入し、ウェハ表面
を処理した。処理条件は、反応室内の圧力０．３トル、
温度２０・０℃、時間３０秒であった。
（標準立法センチメートル７分）で導入し、ウェハ表面
を処理した。処理条件は、反応室内の圧力０．３トル、
温度２０・０℃、時間３０秒であった。
表面処理後、引続き反応室内にＷＦ６ガスとＨ２ガスと
の混合ガス（ＷＦ６ ： １０ＳＣＣＭ。
の混合ガス（ＷＦ６ ： １０ＳＣＣＭ。
Ｈ２：２００ＳＣＣＭ）で導入し、ウェハ表面に厚さ６
０００ＡのＷ膜を形成した。堆積の条件は、反応室内の
圧力０．５トル、温度５００℃であった。
０００ＡのＷ膜を形成した。堆積の条件は、反応室内の
圧力０．５トル、温度５００℃であった。
このＷ膜の表面は、凹凸はなく、極めて平滑であった。
また、シリコンウェハとＷ膜の界面の状態をＳＥＭによ
り測定したところ、自然酸化物は殆ど存在せず、Ｗ膜の
厚さは極めて均一であった。
り測定したところ、自然酸化物は殆ど存在せず、Ｗ膜の
厚さは極めて均一であった。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明によると、金属の堆積に先
立ち、シリコン基体の表面を所定のガ−４０弓− スにより処理することにより、比較的低温で、短時間で
、シリコン基体の表面の自然酸化物を完全に除去するす
ることが可能である。従って、処理後に引き続き金属を
堆積することにより、表面が平滑でかつ均一な膜厚の金
属膜を得ることが出来る。
立ち、シリコン基体の表面を所定のガ−４０弓− スにより処理することにより、比較的低温で、短時間で
、シリコン基体の表面の自然酸化物を完全に除去するす
ることが可能である。従って、処理後に引き続き金属を
堆積することにより、表面が平滑でかつ均一な膜厚の金
属膜を得ることが出来る。
第１Ａ〜ＩＣ図は、従来のシリコンウェハへの金属の堆
積の工程を示す断面図、第２Ａ〜２０図は、本発明の方
法によるシリコンウェハへの金属の堆積の工程を示す断
面図である。 １・・・シリコンウェハ、２・・・自然酸化膜、４゜１
４・・・Ｗ薄膜、５．１５・・・Ｗ膜。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 寸 ０ ？
積の工程を示す断面図、第２Ａ〜２０図は、本発明の方
法によるシリコンウェハへの金属の堆積の工程を示す断
面図である。 １・・・シリコンウェハ、２・・・自然酸化膜、４゜１
４・・・Ｗ薄膜、５．１５・・・Ｗ膜。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 寸 ０ ？
Claims (8)
- （１）シリコン基体を表面処理する工程と、表面処理さ
れたシリコン基体の表面に金属を堆積する工程とを具備
する方法であって、前記シリコン基体を表面処理する工
程は、シリコン基体を５０〜６５０℃の温度で、Ｎ＿２
Ｆ＿４、ＣｌＦ＿３、ＣｌＦ＿５、Ｆ＿２、Ｃｌ＿２、
およびＣＦ＿４からなる群から選ばれた少なくとも１種
を含むガスにより処理することからなることを特徴とす
るシリコン基体への金属の堆積方法。 - （２）前記シリコン基体に堆積される金属は、モリブデ
ン、タングステン、モリブデンシリサイド、タングステ
ンシリサイド、チタン、窒化チタン、チタンタングステ
ン、アルミニウム、銅、および多結晶シリコンからなる
群から選択された少なくとも１種である請求項１に記載
のシリコン基体への金属の堆積方法。 - （３）前記金属を堆積する工程は、蒸着、化学的気相成
長法、イオンプレーティング、およびスパッタリングか
らなる群から選ばれた１種により行われる請求項１に記
載のシリコン基体への金属の堆積方法。 - （４）前記シリコン基体への金属の堆積は、パターン膜
を有する前記基体に対して行われる請求項１に記載のシ
リコン基体への金属の堆積方法。 - （５）前記シリコン基体への金属の堆積は、前記基体の
全面に対して行われる請求項１に記載のシリコン基体へ
の金属の堆積方法。 - （６）前記表面処理の温度は、５０〜４００℃である請
求項１に記載のシリコン基体への金属の堆積方法。 - （７）前記表面処理の時間は、１０秒〜３分である請求
項１に記載のシリコン基体への金属の堆積方法。 - （８）前記表面処理の雰囲気の圧力は、１０＾−＾３〜
１００トルである請求項１に記載のシリコン基体への金
属の堆積方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP88401786.4 | 1988-07-08 | ||
| EP88401786A EP0349695A1 (en) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | Method of depositing metal on a silicon substrate |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02111867A true JPH02111867A (ja) | 1990-04-24 |
Family
ID=8200402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17283689A Pending JPH02111867A (ja) | 1988-07-08 | 1989-07-04 | シリコン基体への金属の堆積方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0349695A1 (ja) |
| JP (1) | JPH02111867A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0661601A (ja) * | 1992-06-04 | 1994-03-04 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | メタライゼーション層及びその形成方法 |
| JPH06507210A (ja) * | 1992-08-14 | 1994-08-11 | ヒューズ・エアクラフト・カンパニー | 炭素質材料上に窒化チタンを形成するための表面処理および蒸着方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001007677A1 (fr) * | 1999-07-26 | 2001-02-01 | Tokyo Electron Limited | Procede et appareil de fabrication d'un dispositif a semi-conducteurs |
| EP1099776A1 (en) * | 1999-11-09 | 2001-05-16 | Applied Materials, Inc. | Plasma cleaning step in a salicide process |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4359490A (en) * | 1981-07-13 | 1982-11-16 | Fairchild Camera & Instrument Corp. | Method for LPCVD co-deposition of metal and silicon to form metal silicide |
| US4585517A (en) * | 1985-01-31 | 1986-04-29 | Motorola, Inc. | Reactive sputter cleaning of semiconductor wafer |
| US4605479A (en) * | 1985-06-24 | 1986-08-12 | Rca Corporation | In-situ cleaned ohmic contacts |
-
1988
- 1988-07-08 EP EP88401786A patent/EP0349695A1/en not_active Withdrawn
-
1989
- 1989-07-04 JP JP17283689A patent/JPH02111867A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0661601A (ja) * | 1992-06-04 | 1994-03-04 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | メタライゼーション層及びその形成方法 |
| JPH06507210A (ja) * | 1992-08-14 | 1994-08-11 | ヒューズ・エアクラフト・カンパニー | 炭素質材料上に窒化チタンを形成するための表面処理および蒸着方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0349695A1 (en) | 1990-01-10 |
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