JPH0258217A - 金属膜の形成方法 - Google Patents

金属膜の形成方法

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JPH0258217A
JPH0258217A JP20823688A JP20823688A JPH0258217A JP H0258217 A JPH0258217 A JP H0258217A JP 20823688 A JP20823688 A JP 20823688A JP 20823688 A JP20823688 A JP 20823688A JP H0258217 A JPH0258217 A JP H0258217A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は基板表面上の所望の領域にのみ金属膜を選択的
に形成することのできる金属膜の形成方法に関する。
[従来の技術] 従来、半導体上、金属上あるいはそれらの化合物、混合
物上の所望の領域のみタングステン(W)を成長させる
Wの選択成長法では、WF6と112を用いてWF6を
水素によフて還元することによりWを成長させていた。
この方法では例えば下地がSiやGeである場合に第3
図に示すような下地SI、Geの1食刻、すなわちエン
クローチメント現象が起こり、この方法を用いて製作し
たデバイスの特性を劣化させるという問題があった。こ
れを解決する手段として気相から、Si、)I、の形の
分子構造を持つSiを構成元素とするいわゆるシラン系
のガスを用いてWF6を通光して成長させることにより
、気相からSiを供給して下地のエンクローチメントを
防ぐ方法が提案されている。しかしこの方法では、シラ
ン系ガスに根本的に選択成長性がないために、選択性を
良好に保つために、成長温度を300℃以下にしなけら
ばならず、このために成長したWIIAと下地との密着
性が悪いという欠点があった。また当然のことながら、
上述のようにシラン系ガスはマスク膜に対する選択成長
性がないので、たとえば、5i02をマスク膜に用いた
場合、たとえ低温であってもこの膜の上にもシラン系ガ
スは吸着しSiの微小核成長が生じ、この上にWの成長
が起こるので、本来の目的である選択成長が破れ易いと
いう欠点があった。また、エンクローチメントを防ぐ別
の手段として、第4図(A)に示すようにSi基板1上
にSigh膜2を形成しバターニング後、Si基板1が
露出した開口部を形成し、化学気相成長((:VD)法
によってポリStを堆積しく第4図(B) ) 、公知
のエッチバック法によりSi開口部にのみあらかじめポ
リ53層4を形成し (第4図(C) ) 、ポリSL
層4上にW層3を選択成長させる(第4図(D))こと
によって、Si基板1へのエンクローチメントを防ぐ方
法が提案されている。しかし、この方法ではWの選択成
長のために6i’AJな工程を増やすことになり、工程
数を減らすことができるというWの選択成長法の特徴を
生かせないという欠点があった。
[発明が解決しようとする課題] そこで、本発明の目的は、上述した問題点を解消し、基
板へのエンクローチメントを防止し、基板表面の所望の
領域に金属膜を選択的に成長させ、工程を簡略化するこ
とのできる金属膜の成長方法を提供することにある。
人し、開口部に金属を成長させ、金属膜を形成する工程
とを含むことを特徴とする。
本発明の第2の形、態は、基板上に絶縁5摸を形成しバ
ターニングして、絶縁膜の一部に基板の露出した開口部
を形成する工程と、Ge114.G(!(Cl13)2
112およびGc (Czlls) +12のうち少な
くとも一種からなる気体、または気体と112との混合
気体、またはGcCj2.、と112との混合気体を、
基板上に導入して、開口部にGe層を形成する工程と、
金属とハロゲン元素との化合物を基板上に導入して、G
c面層上金属を成長させ、金属1模を形成する工程とを
含むことを特徴とする。
[課題を解決するための手段] このような目的を達成するために、本発明の第1の形態
は、基板上に絶縁膜を形成しパターニングして、絶縁膜
の一部に基板が露出した開口部を形成する工程と、金属
とハロゲン元素との化合物と、少なくともGe114 
、Ge (Cl13) 2112 、G(! (C2t
15) 2および^s11.のうちの一種を含む気体と
を、基板上に導[作 用] 本発明の主旨は、WF6の還元ガスとして5il14と
は異なり、それ自身に選択成長性があり、そのガスの中
心元素のフッ化物が揮発性であるガスを用いて高温にお
いても選択成長法が破れることなく、下地との密着性よ
くかつエンクローチメントを生じせしめることのないW
の選択成長法を提供することにある。この主旨に沿って
Ge14を還元ガスに用いた例を以下に記す。まずGe
11.+を用いた6eのCVO法では300℃以上の高
温でも選択成長が可能であることを示す。G e ++
 4を用いたCVD法では5il14と異なり絶縁膜上
にはGeが堆積せず、Si、Ge。
GaAsおよび金属上にのみ選択的にGeが堆積する選
択成長性を持つことを、先願発明(特開昭61−203
633号公報)にて示した。すなわち、たとえば、Si
基板1上に5i02層2を形成しこの表面の一部をエツ
チングしてSi表面を露出したSi基板1を形成しく第
1図(^))、これに、Ge11.25sccm。
If、 2000sccmを基板温度410℃にて導入
すると、Si露出表面上にのみGe114の表面吸着分
解反応が起こり、Ge層5がSi露出表面上にのみ堆積
速度〜70A/winでエピタキシャルかつ選択的に成
長する(第1図(B))。このような選択成長が可能な
温度範囲は室温から600℃程度までの広い温度範囲に
渡る。すなわち、5il14を用いた場合は上述のよう
な選択成長性が全く見られないのに対し、Ge114を
用いた場合は広い温度範囲にわたり選択成長性があり、
S i 11 、上へのGcの成長は起こらない。
WF6の還元ガスとして、あるいはW選択成長前の開口
部にあらかじめ堆積させる層の原料ガスとしてGe11
4等の木質的に選択成長性を持ったガスを用いるので、
従来の技術とは異なり 300℃以上の高温で選択性を
確保できかつ下地との密着性が著しく良好な、エンクロ
ーチメントのないWの選択成長が可能である。
[実施例] 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
実施例1 WF6の還元ガスにG e II4を用いた例を説明す
る。
Geを供給した場合、5in2上へのGeの核成長がな
く、したがって、Ga核を成長核とする5i02上への
Wの成長による選択性破れが起こらず、Si上にのみエ
ンクローチメントを生じせしめないWの選択成長が可能
である。
Ge114をWF6の還元ガスに用いた場合にはWl’
6(g)+372Ga11.(gl= W (S)”3
/2GeF< (g) ”3++2 (、’i)   
  (1)(g):気体、(s):固体 なる反応によってWが堆積する。木刀法を実現するガス
系としては、上述のようにWF6とG e II 、+
の混合系の他にWFaとG e II 、と計等の不活
性ガスとの混合ガス系、あるいはWFo、Ge11.+
および112、さらには”Fa、Ge1l、、、不活性
ガスおよび++2との混合ガス系を用いてもよいことは
言うまでもない。
なお、S+1I4J元による方法においても、あるいは
本実施例によるa e ++ 41a元による方法にお
いても、還元反応の他の副反応が起こるためW膜中に前
者ではSiが、後者では6eが混入し、Wの抵抗を上げ
てしまう欠点があることはいずれの方法においても否め
ない。本発明の主たる目的はW成長初期のエンクローチ
メントを防止することにあるので、成長したWの抵抗を
下げるため以下のような成長方法をとってもよい。すな
1わち成長初期にWFa とGa114を導入しWF、
をG e H4で還元し、Wを堆積したのち、WFaと
Siが直接接触しなくなったところで、G e If 
、+の導入を停止し、112によってWF、を還元して
高純度のWを連続的に成長する。このような2段階成長
方法によってGeの混入を低減し、堆積するWの抵抗を
下げることができる。WF6の還元ガスとしては、Ga
114の他にも選択成長が可能であり、かつ還元反応に
よって生ずるそのガスの中心元素のフッ化物が揮発性で
あればよい。このような選択成長刊を持つ還元性ガスと
しては、Ge (Ctl+) +12 、あるいはGe
 (C2115) 2112がある( #、5 Van
昭63−231181 号)。これらのガスでは、WF
6 (g)”IC(!R2112(g)  = W (
S) +3G(!121+2 (8)”3112 (g
)R:アルキル基 なる反応によってWF6を還元する。これらのガスも7
00℃程度まで選択成長性を持つので、高温でWF、の
還元反応を行うことができ、したがフて、下地との密着
性のよいW膜を形成することが可能である。またIII
 −V族(例えば6a八S)のガスソース分子線エピタ
キシー(Gas 5ource MBE)法あるいは有
機金属気相成長(MOCVD)法で用いられ、300℃
以上の高温でも選択成長することが公知であるA s 
If 、はそのフッ化物^sF3が揮発性であるので、
やはりWF6の還元ガスとして利用可能である。このガ
スを用いた場合の還元反応はWF6−2八s113(g
)−W(s)+2AsF3(g)+3Ht(g)   
 (3)である。この反応の結果、G e II 、、
を用いた場合と同様に高温において密着性のよいWの選
択成長か^5113においても可能である。また選択成
長性をもつ被還元ガスとしては、WF、の他にMoF6
がMoの選択成長において知られているか、このガスの
還元ガスとしてGe114. Ge (CH13) 2
112 、 Gc (C2115) 2+12あるいは
A s It、を用いても上述と同様の効果を得られる
ことは言うまでもない。
実施例2 木実側倒では、Si下地へのエンクローチメントを抑え
金属の安定な選択成長のための他の方法を示す6まずW
F6によってWを成長させる前に基板開口部Si上にあ
らかじめGeを、選択成長性を持ったGe層を構成原子
とするガスのCVD法によって形成して、このGe層上
にW層を選択的に成長させてS i ’J、ts fj
のエンクローチメン1−を防ぐ方法を述べる。第2図(
八)に示ずごと<Si基板1上にS i02層2を形成
したのち、Si基板工が露出するように開口813を形
成する(第2図(B))。この後、Gel1425sc
cmj122000sccm温度410℃にてSi基板
l上に導入し、Si基板lの露出面上に 300人の6
e層5を選択的に形成する(第2図(C))。この後、
WF、 lO105c、lI21800sccn+を導
入し、開口部に成長させたGc層5上にのみW層5を1
μLn形成する(第2図(D))。このとき WF6(g)”3/2Ge(S) =W(S)”3/2
GeF4(g)なる反応によってGeが若干喰刻を受け
るが、デバイスの特性劣化の原因となるSi基板に及ふ
喰刻はない。木実側倒では、あらかじめ選択成長させる
Ge層の厚さを300人としたか、この厚さは喰刻が基
板に及ばない範囲において、厚くあるいは薄くしてもよ
いことはもちろんである。
Ge層を形成するためのCVD原料ガスとしては、G 
CIf 4とII2の混合ガス系の他に、Ga114の
みでもよく、あるいは前述したGe(CH3)2H2,
Ge(C211s)JzあるいはやはりGeの選択成長
が可能であるGeCu4と112の混合ガス(特開昭6
2−179113号公報)であってもよいことはいうま
でもない。さらに、beNの抵抗を下げるために、6e
を堆積するための原料ガス、たとえばG e It 、
+とともにP113.へSI+3.82113等のガス
を微」添加する通常のCVD法と四柱の方法で、nB2
.P型いずれのGe層も形成することか可能であること
はいうまでもない。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、WF6あるいは
MoF、の還元ガスとして、あるいはW選択成長前の開
口部にあらかじめ堆積される層の原料ガスとして、半導
体上、金属上あるいはそれらの化合物、混合物上にその
ガスの中心元素からなる膜を堆積させ、5in7等の絶
縁膜上には堆積しない選択成長性を300℃以上でもち
、なおかつ是元後の生成物であるそのガスのフッ化物が
揮発性をもつガス、すなわちGeL 、Ge (C1l
s) 2112 、Ge (C2115)2112ある
いはA s II 3を用いることによって、下地のS
jや6eのエンクローチメントをj(IJえ、 300
℃以上の高温成長においても選択性の良好な、密着性の
よいWあるいはMOの選択成長が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図はG114を用いてGeを選択成長させる工程を
示す断面図、 第2図は本発明の実施例の工程を示す断面図、第3図は
WF6による下地基板のエンクローチメントを示す断面
図、 第4図は従来の選択成長法の工程を示す断面図である。 1・・・Si基板、 2・・・5i02層、 3・・・W層、 4・・・ポリSi層、 5・・・Ge層。 l5iJ’棧 第 図 3W層 第 図 第 図 第 図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板上に絶縁膜を形成しパターニングして、該絶
    縁膜の一部に前記基板が露出した開口部を形成する工程
    と、 金属とハロゲン元素との化合物と、少なくともGeH_
    4、Ge(CH_3)_2H_2、Ge(C_2H_5
    )_2およびAsH_3のうちの一種を含む気体とを、
    前記基板上に導入し、前記開口部に前記金属を成長させ
    、金属膜を形成する工程と を含むことを特徴とする金属膜の形成方法。
  2. (2)基板上に絶縁膜を形成しパターニングして、該絶
    縁膜の一部に前記基板の露出した開口部を形成する工程
    と、 GeH_4、Ge(CH_3)_2H_2およびGe(
    C_2H_5)H_2のうち少なくとも一種からなる気
    体、または該気体とH_2との混合気体、またはGeC
    l_4とH_2との混合気体を、前記基板上に導入して
    、前記開口部にGe層を形成する工程と、 金属とハロゲン元素との化合物を前記基板上に導入して
    、前記Ge層上に金属を成長させ、金属膜を形成する工
    程と を含むことを特徴とする金属膜の形成方法。
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