JPH0376220A - 化学気相成長装置及び化学気相成長法 - Google Patents
化学気相成長装置及び化学気相成長法Info
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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】
〔概要〕
化学気相成長装置及び化学気相成長法に関し、良好な選
択性を損なうことなく １Ｏ−３Ｔｏｒｒ以下の低圧力
下の成長でも十分な成長速度を得ることができる化学気
相成長装置を提供することを目的とし、 成長圧力を１０− ”Ｔｏｒｒ以下にして化学気相成長
法によりメタル層または半導体層を形成する化学気相成
長装置において、原料ガス供給用の少なくとも１個以上
のガスノズルと、該ガスノズルに設けられ、被成長物と
の距離が平均自由工程の少なくとも半分以下の位置に配
置され、該原料ガスを反射するガス反射板とを有するよ
うに構成し、又は、成長圧力を１０−”Ｔｏｒｒ以下に
して化学気相成長法によりメタル層または半導体層を形
成する化学気相成長法において、シリコン還元を２００
℃〜３００℃の温度範囲で行った後、気相成長を行って
該メタル層または該半導体層を形成する工程を含むよう
に構成する。
択性を損なうことなく １Ｏ−３Ｔｏｒｒ以下の低圧力
下の成長でも十分な成長速度を得ることができる化学気
相成長装置を提供することを目的とし、 成長圧力を１０− ”Ｔｏｒｒ以下にして化学気相成長
法によりメタル層または半導体層を形成する化学気相成
長装置において、原料ガス供給用の少なくとも１個以上
のガスノズルと、該ガスノズルに設けられ、被成長物と
の距離が平均自由工程の少なくとも半分以下の位置に配
置され、該原料ガスを反射するガス反射板とを有するよ
うに構成し、又は、成長圧力を１０−”Ｔｏｒｒ以下に
して化学気相成長法によりメタル層または半導体層を形
成する化学気相成長法において、シリコン還元を２００
℃〜３００℃の温度範囲で行った後、気相成長を行って
該メタル層または該半導体層を形成する工程を含むよう
に構成する。
本発明は、化学気相成長装置及び化学気相成長法に係り
、絶縁膜上に例えばタングステン（Ｗ）を成長させずに
、メタル層あるいはシリコン層上のみにタングステンを
成長させるいわゆる選択ＣＶＤ−Ｗ成長に適用すること
ができる化学気相成長装置及び化学気相成長法に関する
。
、絶縁膜上に例えばタングステン（Ｗ）を成長させずに
、メタル層あるいはシリコン層上のみにタングステンを
成長させるいわゆる選択ＣＶＤ−Ｗ成長に適用すること
ができる化学気相成長装置及び化学気相成長法に関する
。
従来、半導体やメタルの選択成長において、化学気相成
長装置としては抵抗加熱を用いたものが主流となってい
たが、選択成長する際、ウェハを加熱するためのヒータ
表面等に副生成物等が生じて付着し易く選択成長が崩れ
てしまうことがあるため、現在ではＩＲ（赤外）照射加
熱による方法が広く用いられているが、将来プロセスの
低温化を考えると低温度領域でも特に温度分布を安定に
採れる抵抗加熱による方法が必要となってくると思われ
る。
長装置としては抵抗加熱を用いたものが主流となってい
たが、選択成長する際、ウェハを加熱するためのヒータ
表面等に副生成物等が生じて付着し易く選択成長が崩れ
てしまうことがあるため、現在ではＩＲ（赤外）照射加
熱による方法が広く用いられているが、将来プロセスの
低温化を考えると低温度領域でも特に温度分布を安定に
採れる抵抗加熱による方法が必要となってくると思われ
る。
なお、ＩＲ照射加熱による方法が広く用いられているの
は、サセプタ等を直接加熱することなくウェハだけを選
択的に効率良く加熱することを容易に行うことができる
からである。
は、サセプタ等を直接加熱することなくウェハだけを選
択的に効率良く加熱することを容易に行うことができる
からである。
第５図は従来の化学気相成長装置の概略を示す図である
。
。
この図において、３１はシャワー、３２は排気口、３３
は例えばＳｌからなるウェハ、３４は例えば石英からな
るサセプタ、３５はサセプタ３４下に設けられた熱源で
、抵抗加熱によるヒータで構成されている。３６は真空
可能な反応室、３７は真空排気装置である。
は例えばＳｌからなるウェハ、３４は例えば石英からな
るサセプタ、３５はサセプタ３４下に設けられた熱源で
、抵抗加熱によるヒータで構成されている。３６は真空
可能な反応室、３７は真空排気装置である。
第５図に示すように、ここでは熱源３５としては抵抗加
熱によるヒータを用いている場合であるが、ＩＲクラン
プ用いる場合はサセプタ３４下方またはシャワー３１側
の反応室３６上に設ければよい。また、シャワー３１と
ウェハ３３とは２０ｃｍ程度の間隔で離している。シャ
ワー３１内は原料ガスがメツシュで均一に広がるように
なっており、シャワー３１は原料ガスをウェハ３３上に
均一に照射することができるようになっている。
熱によるヒータを用いている場合であるが、ＩＲクラン
プ用いる場合はサセプタ３４下方またはシャワー３１側
の反応室３６上に設ければよい。また、シャワー３１と
ウェハ３３とは２０ｃｍ程度の間隔で離している。シャ
ワー３１内は原料ガスがメツシュで均一に広がるように
なっており、シャワー３１は原料ガスをウェハ３３上に
均一に照射することができるようになっている。
従来の選択ＣＶＤ−Ｗ成長では、１０””Ｔｏｒｒ以上
の比較的高い成長圧力で行われており、これについては
侵食も含めた膜質（比抵抗等）の評価について広く行わ
れ知られている。
の比較的高い成長圧力で行われており、これについては
侵食も含めた膜質（比抵抗等）の評価について広く行わ
れ知られている。
しかしながら、第５図に示す特に抵抗加熱による熱源３
５を用いる場合、サセプタ３４等の治具類表面に反応に
よる副生成物が生じて付着し、この付着した副生成物が
選択成長中に飛散したりすること等により選択成長に悪
影響を与えてしまい、良好な選択性を維持することがで
きないという問題があった。具体的には、抵抗加熱の場
合はウェハ３３の熱分布を良くするためにサセプタ３４
等を含め広範囲のところを加熱していた。このため、サ
セプタ３４等表面で原料ガス等が反応を起こして副生成
物が生じサセプタ３４等表面に付着したりしていた。こ
の反応による副生成物がウェハ３３毎に付着していくた
め次第に厚くなっていき、ここからの副生成物が選択成
長中にウェハ３３上に飛んできて選択成長に悪影響を与
えていたのである。
５を用いる場合、サセプタ３４等の治具類表面に反応に
よる副生成物が生じて付着し、この付着した副生成物が
選択成長中に飛散したりすること等により選択成長に悪
影響を与えてしまい、良好な選択性を維持することがで
きないという問題があった。具体的には、抵抗加熱の場
合はウェハ３３の熱分布を良くするためにサセプタ３４
等を含め広範囲のところを加熱していた。このため、サ
セプタ３４等表面で原料ガス等が反応を起こして副生成
物が生じサセプタ３４等表面に付着したりしていた。こ
の反応による副生成物がウェハ３３毎に付着していくた
め次第に厚くなっていき、ここからの副生成物が選択成
長中にウェハ３３上に飛んできて選択成長に悪影響を与
えていたのである。
また、上記問題を解決する手段としては成長圧力を１０
− ″Ｔｏｒｒ以下の低圧にすることにより良好な選択
性を得ることができることが知られている。
− ″Ｔｏｒｒ以下の低圧にすることにより良好な選択
性を得ることができることが知られている。
良好な選択性を得ることができるのは１０−３Ｔｏｒｒ
以下の低圧にすることにより上記問題となっていた副生
成物の平均自由工程が１０−”Ｔｏｒｒ以上の高圧の場
合よりも長くなり、ウェハ３３上に到達する副生酸物の
量が減少することによるものと考えられている。例えば
、抵抗加熱を用いた場合下地にシリコン面が露出してい
るコンタクトホールを有するＰＳＧ膜において、１０−
”Ｔｏｒｒ以上の高圧の場合と、１０− ３Ｔｏｒｒ
以下の低圧の場合とでタングステンをコンタクトホール
内に埋め込む選択成長を行ったところ、１０− ３Ｔｏ
ｒｒ以下の低圧の場合の方が１０−”Ｔｏｒｒ以上の高
圧の場合よりもタングステンをコンタクトホール内に良
好に選択成長することができた。
以下の低圧にすることにより上記問題となっていた副生
成物の平均自由工程が１０−”Ｔｏｒｒ以上の高圧の場
合よりも長くなり、ウェハ３３上に到達する副生酸物の
量が減少することによるものと考えられている。例えば
、抵抗加熱を用いた場合下地にシリコン面が露出してい
るコンタクトホールを有するＰＳＧ膜において、１０−
”Ｔｏｒｒ以上の高圧の場合と、１０− ３Ｔｏｒｒ
以下の低圧の場合とでタングステンをコンタクトホール
内に埋め込む選択成長を行ったところ、１０− ３Ｔｏ
ｒｒ以下の低圧の場合の方が１０−”Ｔｏｒｒ以上の高
圧の場合よりもタングステンをコンタクトホール内に良
好に選択成長することができた。
即ち、１０−３Ｔｏｒｒ以下の低圧の場合はコンタクト
ホール内のシリコン面上のみに良好にタングステンを選
択成長することができたのに対し、一方１Ｏ−２Ｔｏｒ
ｒ以上の高圧の場合だと成長してほしくないＰＳＧ膜上
にもタングステンが成長している部分があり良好に選択
成長することができなかった。
ホール内のシリコン面上のみに良好にタングステンを選
択成長することができたのに対し、一方１Ｏ−２Ｔｏｒ
ｒ以上の高圧の場合だと成長してほしくないＰＳＧ膜上
にもタングステンが成長している部分があり良好に選択
成長することができなかった。
しかしながら、１０−３Ｔｏｒｒ以下の低圧の場合につ
いては侵食も含めた膜質の評価等の詳しい検討について
はまだなされていない。
いては侵食も含めた膜質の評価等の詳しい検討について
はまだなされていない。
上記のように、１０−３Ｔｏｒｒ以下の低圧力下での成
長では、１０− ”Ｔｏｒｒ以上の高圧力下での成長を
行う場合よりも良好な選択性を得ることができるという
利点があるが、成長速度が低下してしまうという問題が
あった。成長速度が低下してしまうのは圧力が低くなる
ため分子の平均自由工程が長くなリウエハ３３上に到達
する確率が低くなることによるものであると推定される
。
長では、１０− ”Ｔｏｒｒ以上の高圧力下での成長を
行う場合よりも良好な選択性を得ることができるという
利点があるが、成長速度が低下してしまうという問題が
あった。成長速度が低下してしまうのは圧力が低くなる
ため分子の平均自由工程が長くなリウエハ３３上に到達
する確率が低くなることによるものであると推定される
。
そこで第１の発明は、良好な選択性を損なうことなく
１Ｏ−３Ｔｏｒｒ以下の低圧力下の成長でも十分な成長
速度を得ることができる化学気相成長装置を提供するこ
とを目的とする。
１Ｏ−３Ｔｏｒｒ以下の低圧力下の成長でも十分な成長
速度を得ることができる化学気相成長装置を提供するこ
とを目的とする。
また、条件によってはタングステンがシリコン内に侵食
して、電気的特性に影響を及ぼすという問題が１０−
”Ｔｏｒｒ以上の高圧力下で成長を行う場合に生じてお
り、一方、１０−″Ｔｏｒｒ以下の低圧力下で成長を行
っても同様に生じていた。
して、電気的特性に影響を及ぼすという問題が１０−
”Ｔｏｒｒ以上の高圧力下で成長を行う場合に生じてお
り、一方、１０−″Ｔｏｒｒ以下の低圧力下で成長を行
っても同様に生じていた。
そこで第２の発明は、１０− ”Ｔｏｒｒ以下の成長に
おいて、タングステンがシリコン内に侵入し難くするこ
とかでき、素子の電気的特性を良好にすることができる
化学気相成長法を提供することを目的とする。
おいて、タングステンがシリコン内に侵入し難くするこ
とかでき、素子の電気的特性を良好にすることができる
化学気相成長法を提供することを目的とする。
第１の発明による化学気相成長装置は上記目的達成のた
め、成長圧力を１０− ３Ｔｏｒｒ以下にして化学気相
成長法によりメタル層または半導体層を形成する化学気
相成長装置において、原料ガス供給用の少なくとも１個
以上のガスノズルと、該ガスノズルに設けられ、被成長
物との距離が平均自由工程の少なくとも半分以下の位置
に配置され、該原料ガスを反射するガス反射板とを有す
るものである。
め、成長圧力を１０− ３Ｔｏｒｒ以下にして化学気相
成長法によりメタル層または半導体層を形成する化学気
相成長装置において、原料ガス供給用の少なくとも１個
以上のガスノズルと、該ガスノズルに設けられ、被成長
物との距離が平均自由工程の少なくとも半分以下の位置
に配置され、該原料ガスを反射するガス反射板とを有す
るものである。
第２の発明による化学気相成長法は上記目的達成のため
、成長圧力を１０−３Ｔｏｒｒ以下にして化学気相成長
法によりメタル層または半導体層を形成する化学気相成
長法において、シリコン還元を２００℃〜３００℃の温
度範囲で行った後、気相成長を行って該メタル層または
該半導体層を形成する工程を含むものである。
、成長圧力を１０−３Ｔｏｒｒ以下にして化学気相成長
法によりメタル層または半導体層を形成する化学気相成
長法において、シリコン還元を２００℃〜３００℃の温
度範囲で行った後、気相成長を行って該メタル層または
該半導体層を形成する工程を含むものである。
第２の発明において、シリコン還元を行う成長温度とし
ては２００℃〜３００℃の温度範囲であればよく、タン
グステンのシリコンへの侵食度及びタングステンとシリ
コンの密着度の点で好ましくは２３０℃〜２８０℃であ
る。ここで下限を２００℃としたのは２００℃より小さ
くするとタングステンとシリコンとの密着が悪くなり実
用上好ましくないからであり、上限を３００℃としたの
は３００℃より大きくするとタングステンのシリコンへ
の侵食が大きくなり実用上好ましくないからである。
ては２００℃〜３００℃の温度範囲であればよく、タン
グステンのシリコンへの侵食度及びタングステンとシリ
コンの密着度の点で好ましくは２３０℃〜２８０℃であ
る。ここで下限を２００℃としたのは２００℃より小さ
くするとタングステンとシリコンとの密着が悪くなり実
用上好ましくないからであり、上限を３００℃としたの
は３００℃より大きくするとタングステンのシリコンへ
の侵食が大きくなり実用上好ましくないからである。
第１の発明は、原料ガス供給用の少なくとも１個以上の
ガスノズルと、ガスノズルに設けられ、被成長物との距
離が平均自由工程の少なくとも半分以下の位置に配置さ
れ、原料を反射するガス反射板とを有するように構成さ
れる。
ガスノズルと、ガスノズルに設けられ、被成長物との距
離が平均自由工程の少なくとも半分以下の位置に配置さ
れ、原料を反射するガス反射板とを有するように構成さ
れる。
したがって、良好な選択性を損なうことなく１Ｏ−３Ｔ
ｏｒｒ以下の低圧力下の成長でも十分な成長速度を得る
ことができるようになる。詳細については実施例で説明
する。
ｏｒｒ以下の低圧力下の成長でも十分な成長速度を得る
ことができるようになる。詳細については実施例で説明
する。
第２の発明は、成長圧力が１０−３Ｔｏｒｒ以下にされ
、シリコン還元が２００℃〜３００℃の温度範囲で行わ
れた後、気相成長によりメタル層または半導体層が形成
される。
、シリコン還元が２００℃〜３００℃の温度範囲で行わ
れた後、気相成長によりメタル層または半導体層が形成
される。
したがって、１０−”Ｔｏｒｒ以下の成長において、タ
ングステンがシリコン内に侵入し難くすることができる
ようになり、素子の電気的特性を良好にすることができ
るようになる。詳細については実施例で説明する。
ングステンがシリコン内に侵入し難くすることができる
ようになり、素子の電気的特性を良好にすることができ
るようになる。詳細については実施例で説明する。
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第１図及び第２図は第１の発明に係る化学気相成長装置
の一実施例を説明する図であり、第１図は第１の発明の
一実施例の構成を示す装置概略図、第２図は第１の発明
の一実施例の効果を説明する図である。
の一実施例を説明する図であり、第１図は第１の発明の
一実施例の構成を示す装置概略図、第２図は第１の発明
の一実施例の効果を説明する図である。
これらの図において、第５図と同一符号は同一または相
当部分を示し、１は原料ガス導入のためのガスノズル、
２は原料ガスを反射する反射板、３はコンタクトホール
、４はＰＳＧ膜である。
当部分を示し、１は原料ガス導入のためのガスノズル、
２は原料ガスを反射する反射板、３はコンタクトホール
、４はＰＳＧ膜である。
第１図に示すように、ここでは熱源３５としては第５図
に示した従来の熱源と同様、抵抗加熱によるヒータを用
いている場合である。
に示した従来の熱源と同様、抵抗加熱によるヒータを用
いている場合である。
まず、第１図に示す成長装置を用いて以下に示す成長条
件でＣＶＤ−Ｗの選択成長を行った。下地にシリコン面
が露出しているコンタクトホールを有するＰＳＧ膜を有
するウェハを用い、タングステンをコンタクトホール内
に埋め込む選択成長の場合である。
件でＣＶＤ−Ｗの選択成長を行った。下地にシリコン面
が露出しているコンタクトホールを有するＰＳＧ膜を有
するウェハを用い、タングステンをコンタクトホール内
に埋め込む選択成長の場合である。
（成長条件）
ＷＦ＆ガス／ Ｓ ｉ Ｈｓガスの流量： ５ｓｅｃｍ
／３．７５ｓｃｃｍ、温度＝２６０℃、成長圧カニ５．
ＯＸｌ０−３Ｔｏｒｒ、堆積時間：３００秒 その結果、５分間の成長でも深さがほぼ１μｍのコンタ
クトホール内の埋め込みは可能であった。
／３．７５ｓｃｃｍ、温度＝２６０℃、成長圧カニ５．
ＯＸｌ０−３Ｔｏｒｒ、堆積時間：３００秒 その結果、５分間の成長でも深さがほぼ１μｍのコンタ
クトホール内の埋め込みは可能であった。
また、オーバーフィルさせた場合でも選択性は良好であ
った。そして、この時の成長速度は従来のシャワーによ
る場合では約６００人／分であったのに対し、２０００
人／分と十分な成長速度が得られた。
った。そして、この時の成長速度は従来のシャワーによ
る場合では約６００人／分であったのに対し、２０００
人／分と十分な成長速度が得られた。
次に、以下に示す成長条件でタングステンを選択成長さ
せた。ここでも下地にＳｉ面が露出しているコンタクト
ホールを有するＰＳＧ膜を有するウェハを用い、タング
ステンをコンタクトホール内に埋め込む選択成長の場合
である。
せた。ここでも下地にＳｉ面が露出しているコンタクト
ホールを有するＰＳＧ膜を有するウェハを用い、タング
ステンをコンタクトホール内に埋め込む選択成長の場合
である。
（成長条件）
ＷＦ、ガス／ＳｉＨ，ガスの流量： ５ｓｃｃｍ／３．
７５ｓｃｃｍ、成長圧カニ ５ Ｘｌ０−３Ｔｏｒｒ、
温度：２６０℃、成長速度（Ｄ、 Ｒ，） ：１００
０人／分第２図に示すように、下地にシリコン面が露出
している■〜■の計９点のコンタクトホール３を有する
ＰＳＧＳ複膜形成されたウェハ３３を用い、各コンタク
トホール３内にタングステンを選択成長させた。そして
、各コンタクトホール３内に選択成長された各タングス
テンの膜厚と比抵抗を測定したところ表１に示す結果が
得られた。なお、ここでのガスノズルｌとウェハ３３と
の距離は約１５鴫である。
７５ｓｃｃｍ、成長圧カニ ５ Ｘｌ０−３Ｔｏｒｒ、
温度：２６０℃、成長速度（Ｄ、 Ｒ，） ：１００
０人／分第２図に示すように、下地にシリコン面が露出
している■〜■の計９点のコンタクトホール３を有する
ＰＳＧＳ複膜形成されたウェハ３３を用い、各コンタク
トホール３内にタングステンを選択成長させた。そして
、各コンタクトホール３内に選択成長された各タングス
テンの膜厚と比抵抗を測定したところ表１に示す結果が
得られた。なお、ここでのガスノズルｌとウェハ３３と
の距離は約１５鴫である。
表１の結果から判るように、タングステンの成長膜厚及
び比抵抗分布は従来のシャワーによるものでは８〜９％
程度であったのに対し、±４．５％以内と従来のものよ
りも膜厚・比抵抗の点で均一なものが得られた。また、
成長速度は従来のシャワーによるものでは約６００人／
分であったのに対し、１０００人／分と十分な成長速度
が得られた。
び比抵抗分布は従来のシャワーによるものでは８〜９％
程度であったのに対し、±４．５％以内と従来のものよ
りも膜厚・比抵抗の点で均一なものが得られた。また、
成長速度は従来のシャワーによるものでは約６００人／
分であったのに対し、１０００人／分と十分な成長速度
が得られた。
以上のように、実験結果から５Ｘ１０’″３Ｔｏｒｒと
いう低圧力下において良好な選択成長を得ることができ
、かつ十分な成長速度を得ることができることが確認で
きた。
いう低圧力下において良好な選択成長を得ることができ
、かつ十分な成長速度を得ることができることが確認で
きた。
すなわち、上記実施例では、成長圧力を５×ｌＯ−３Ｔ
ｏｒｒという低圧力下でタングステンを選択成長する際
、第１図に示すように、原料ガス供給用の１個のガスノ
ズル１と、このガスノズル１に設けられ、ウェハ３３と
の距離が平均自由工程の少なくとも半分以下（例えば５
ｃｍ以下）で円弧形状のガス反射板２とを設けている。
ｏｒｒという低圧力下でタングステンを選択成長する際
、第１図に示すように、原料ガス供給用の１個のガスノ
ズル１と、このガスノズル１に設けられ、ウェハ３３と
の距離が平均自由工程の少なくとも半分以下（例えば５
ｃｍ以下）で円弧形状のガス反射板２とを設けている。
このため、ガスノズルｌに導入されウェハ３３上に照射
された原料ガスのうちウェハ３３上で反応せずに脱着し
た原料ガスは円弧形状のガス反射板２で反射され、再び
ウェハ３３上に達する。これを繰り返すことで、あたか
もガス反射板２とウェハ３３との間の空間の原料ガスの
分子の滞在時間を長＜、シて成長速度を従来のシャワー
による場合のように低下させずに上げている。
された原料ガスのうちウェハ３３上で反応せずに脱着し
た原料ガスは円弧形状のガス反射板２で反射され、再び
ウェハ３３上に達する。これを繰り返すことで、あたか
もガス反射板２とウェハ３３との間の空間の原料ガスの
分子の滞在時間を長＜、シて成長速度を従来のシャワー
による場合のように低下させずに上げている。
具体的には、従来のシャワーによる場合は、シャワー内
に原料ガスが均一に広がるようになっており、原料ガス
をウェハ３３上に均一に照射するようになっているため
、ウェハ３３上で反応せずに脱着した原料ガスはシャワ
ー３１から均一に次々と照射される原料ガスと衝突して
しまいシャワーで反射されることはほとんどなくウェハ
３１まで戻ってくるという可能性はほとんどない。この
ため、従来のシャワーによる場合はウェハ３３上で反応
せずに脱着した原料ガスはシャワー３１まで戻ることは
ほとんどなく、再びウェハ３３上に戻って来ないため成
長速度の点で効率が悪いのである。なお、ウェハ３３上
に到達した原料ガスは全て反応して付着しているのでは
なく、一定の割合でしか反応しない。これに対して、ガ
スノズル１に設けた反射板２による場合は、原料ガスが
ガスノズル１のところしか出てこないうえ、ガス反射板
２とウェハ３３との距離を平均自由工程の半分以下にし
ているため、ガスノズル１に導入された原料ガスのうち
ウェハ３３上で反応せずに脱着した原料ガスはガス反射
板２で反射され、再びウェハ３３上に戻るので反応確率
が従来のシャワーによる場合よりも向上し、十分な成長
速度が得られるのである。また、成長圧力を５ Ｘ １
０−３Ｔｏｒｒという低圧力下で行っているため、従来
の１０− ”Ｔｏｒｒ以上の高圧力での成長を行う場合
よりも良好な選択性を得ることができる。
に原料ガスが均一に広がるようになっており、原料ガス
をウェハ３３上に均一に照射するようになっているため
、ウェハ３３上で反応せずに脱着した原料ガスはシャワ
ー３１から均一に次々と照射される原料ガスと衝突して
しまいシャワーで反射されることはほとんどなくウェハ
３１まで戻ってくるという可能性はほとんどない。この
ため、従来のシャワーによる場合はウェハ３３上で反応
せずに脱着した原料ガスはシャワー３１まで戻ることは
ほとんどなく、再びウェハ３３上に戻って来ないため成
長速度の点で効率が悪いのである。なお、ウェハ３３上
に到達した原料ガスは全て反応して付着しているのでは
なく、一定の割合でしか反応しない。これに対して、ガ
スノズル１に設けた反射板２による場合は、原料ガスが
ガスノズル１のところしか出てこないうえ、ガス反射板
２とウェハ３３との距離を平均自由工程の半分以下にし
ているため、ガスノズル１に導入された原料ガスのうち
ウェハ３３上で反応せずに脱着した原料ガスはガス反射
板２で反射され、再びウェハ３３上に戻るので反応確率
が従来のシャワーによる場合よりも向上し、十分な成長
速度が得られるのである。また、成長圧力を５ Ｘ １
０−３Ｔｏｒｒという低圧力下で行っているため、従来
の１０− ”Ｔｏｒｒ以上の高圧力での成長を行う場合
よりも良好な選択性を得ることができる。
良好な選択性を得ることができるのは５ Ｘｌ０−’Ｔ
。
。
ｒｒの低圧にすることによりサセプタ３４表面等に生じ
た副生成物の平均自由工程が１０− ”Ｔｏｒｒ以上の
高圧の場合よりも長くなり、ウェハ３３上に到達する副
生成物の量が減少することによるものと考えられる。
た副生成物の平均自由工程が１０− ”Ｔｏｒｒ以上の
高圧の場合よりも長くなり、ウェハ３３上に到達する副
生成物の量が減少することによるものと考えられる。
したがって、良好な選択性を損なうことなく５Ｘ １０
− ３Ｔｏｒｒという低圧力下の成長でも十分な成長速
度を得ることができる。
− ３Ｔｏｒｒという低圧力下の成長でも十分な成長速
度を得ることができる。
なお、第１の発明の上記実施例では、ガス反射板２に円
弧形状を描くものを用い、ウェハ３３上で反応せずに脱
着した原料ガスのうち特に端の周辺に飛げていくガスを
逃げ難くすることができ、ガスの逃げを少なくし反応確
率を向上させるという点で好ましい態様の場合について
説明したが、第１の発明はこれに限定されるものではな
く、例えば第３図に示すように、ウェハ３３に対して平
行円板形状のガス反射板２ａを用いる場合であってもよ
い、なお、この場合もウェハ３３とガス反射板２との距
離は平均自由工程の少なくとも半分以下にしなければな
らない。
弧形状を描くものを用い、ウェハ３３上で反応せずに脱
着した原料ガスのうち特に端の周辺に飛げていくガスを
逃げ難くすることができ、ガスの逃げを少なくし反応確
率を向上させるという点で好ましい態様の場合について
説明したが、第１の発明はこれに限定されるものではな
く、例えば第３図に示すように、ウェハ３３に対して平
行円板形状のガス反射板２ａを用いる場合であってもよ
い、なお、この場合もウェハ３３とガス反射板２との距
離は平均自由工程の少なくとも半分以下にしなければな
らない。
第１の発明の上記実施例は、原料ガス供給用のガスノズ
ル１を１個用いる場合について説明したが、第１の発明
はこれに限定されるものではなく、ガスノズル１を少な
くとも１個以上用いる場合であればよく、例えば第４図
に示すように、ガスノズル１ａ、Ｉｂ、ｌｃというよう
に３個用いる場合であってもよく、ここではウェハ３３
に対して平行円板状のガス反射板２ａを用いている場合
である。
ル１を１個用いる場合について説明したが、第１の発明
はこれに限定されるものではなく、ガスノズル１を少な
くとも１個以上用いる場合であればよく、例えば第４図
に示すように、ガスノズル１ａ、Ｉｂ、ｌｃというよう
に３個用いる場合であってもよく、ここではウェハ３３
に対して平行円板状のガス反射板２ａを用いている場合
である。
第１の発明においては、ガス反射板２とウェハ３３との
距離を平均自由工程の少なくとも半分以下にしなければ
ならないが、ウェハ３３上で反応せずに脱着したガスを
効率よくガス反射板２で反射させてウェハ３３上での反
応確率を向上させるにはガス反射板２とウェハ３３との
距離は好ましくはｌ／３以下である。
距離を平均自由工程の少なくとも半分以下にしなければ
ならないが、ウェハ３３上で反応せずに脱着したガスを
効率よくガス反射板２で反射させてウェハ３３上での反
応確率を向上させるにはガス反射板２とウェハ３３との
距離は好ましくはｌ／３以下である。
第１の発明においては、ガス反射板２．２ａの表面に赤
外反射膜を形成してもよく、この場合、ガス反射板２．
２ａからウェハ３３に熱を均一に照射することができ、
熱を効果的に利用することができるようになる。このた
め、成長した膜の膜質（比抵抗等〉を均一にすることが
できる。
外反射膜を形成してもよく、この場合、ガス反射板２．
２ａからウェハ３３に熱を均一に照射することができ、
熱を効果的に利用することができるようになる。このた
め、成長した膜の膜質（比抵抗等〉を均一にすることが
できる。
次に、タングステンがシリコン内に侵入し難くすること
ができ、素子の電気的特性を良好にすることができる第
２の発明の化学気相成長法について具体的に説明する。
ができ、素子の電気的特性を良好にすることができる第
２の発明の化学気相成長法について具体的に説明する。
化学気相成長装置としては、第１図、第３図及び第４図
で示した第１の発明に係る化学気相成長装置を用いるこ
とができ、この場合、良好な選択性を損なうことなく十
分な成長速度を得ることができるという利点がある。
で示した第１の発明に係る化学気相成長装置を用いるこ
とができ、この場合、良好な選択性を損なうことなく十
分な成長速度を得ることができるという利点がある。
まず、第１図に示す成長装置を用いて以下に示す成長条
件でＣＶＤ−Ｗの選択成長を行った。下地にシリコン面
が露出しているコンタクトホールを有するＰＯ３膜が形
成されたシリコンウェハを用い、タングステンをコンタ
クトホール内に埋め込む選択成長の場合である。
件でＣＶＤ−Ｗの選択成長を行った。下地にシリコン面
が露出しているコンタクトホールを有するＰＯ３膜が形
成されたシリコンウェハを用い、タングステンをコンタ
クトホール内に埋め込む選択成長の場合である。
（成長条件）
成長温度＝１８０℃、１９０℃、２００ ”Ｃ１２３０
ｔ、２４０℃、２８０℃、３００℃、３１０ ”Ｃ１３
２０℃、ＷＦ。
ｔ、２４０℃、２８０℃、３００℃、３１０ ”Ｃ１３
２０℃、ＷＦ。
ガスの流量５ＣＣＩ１％威長時間：ｌＯ秒、成長圧カニ
３、ＯＸｌ０−３Ｔｏｒｒ 具体的には成長温度を上記に示すように適宜振ってシリ
コン還元を行った後、成長温度を２５０ ℃に変化させ
気相成長として例えばシラン（ＳｉＨ４還元を行って３
０００人程度０タングステンを形成した。そして、ＳＥ
Ｍ等で観察を行い侵食及び密着性について評価した。
３、ＯＸｌ０−３Ｔｏｒｒ 具体的には成長温度を上記に示すように適宜振ってシリ
コン還元を行った後、成長温度を２５０ ℃に変化させ
気相成長として例えばシラン（ＳｉＨ４還元を行って３
０００人程度０タングステンを形成した。そして、ＳＥ
Ｍ等で観察を行い侵食及び密着性について評価した。
その結果、シリコン還元を１８０℃〜３００℃の温度で
行ったものについては、タングステンのシリコンへの侵
食は温度が高くなるにつれて侵食の程度も大きくなる傾
向があったが実用上問題ないレベルのものであった。こ
れに対し３１０℃、３２０ ℃で行ったものについては
タングステンのシリコンへの侵食がかなり大きく見るこ
とができ、実用上好ましくない結果が得られた。特に３
２０ ℃での侵食が大きかった。
行ったものについては、タングステンのシリコンへの侵
食は温度が高くなるにつれて侵食の程度も大きくなる傾
向があったが実用上問題ないレベルのものであった。こ
れに対し３１０℃、３２０ ℃で行ったものについては
タングステンのシリコンへの侵食がかなり大きく見るこ
とができ、実用上好ましくない結果が得られた。特に３
２０ ℃での侵食が大きかった。
また、２００℃以上で行ったものについては、タングス
テンとシリコンの密着性は良好であり、特に温度が高く
なるにつれて向上する傾向があったのに対し、１８０℃
、１９０℃で行ったものについてはタングステンとシリ
コンとの密着性が悪く実用上好ましくない結果が得られ
た。特に、１８０℃での密着が悪かった。
テンとシリコンの密着性は良好であり、特に温度が高く
なるにつれて向上する傾向があったのに対し、１８０℃
、１９０℃で行ったものについてはタングステンとシリ
コンとの密着性が悪く実用上好ましくない結果が得られ
た。特に、１８０℃での密着が悪かった。
したがって、シリコン還元を２００℃〜３００℃の温度
範囲で行うことによりタングステンのシリコンへの侵食
を生じ難くすることができ、タングステンとシリコンの
密着性を良好にすることができ、素子の電気的特性を良
好にすることができる。
範囲で行うことによりタングステンのシリコンへの侵食
を生じ難くすることができ、タングステンとシリコンの
密着性を良好にすることができ、素子の電気的特性を良
好にすることができる。
なお、第２の発明の上記実施例では、気相成長としてシ
ラン還元を行う場合について説明したが、第２の発明は
これに限定されるものではなく、例えば水素還元を行う
場合であってもよい。
ラン還元を行う場合について説明したが、第２の発明は
これに限定されるものではなく、例えば水素還元を行う
場合であってもよい。
なお、第１、第２の発明の各実施例では、化学気相成長
法により選択成長するメタルとしてタングステンを用い
る場合について説明したが、第１、第２の発明はこれに
限定されるものではなく、タングステン以外の高融点金
属（チタン、モリブデン等）等のメタルを用いる場合で
あってもよく、また、メタル以外の半導体を用い適用す
る場合であってもよい。
法により選択成長するメタルとしてタングステンを用い
る場合について説明したが、第１、第２の発明はこれに
限定されるものではなく、タングステン以外の高融点金
属（チタン、モリブデン等）等のメタルを用いる場合で
あってもよく、また、メタル以外の半導体を用い適用す
る場合であってもよい。
第１、第２の発明の各実施例では、成長圧力を５ Ｘ
１０− ３Ｔｏｒｒあるいは３ Ｘ １０−３Ｔｏｒｒ
という低圧力下で行う場合について説明したが、第１、
第２の発明はこれに限定されるものではなく、成長圧力
を１Ｏ−３Ｔｏｒｒ以下で行う場合であればよい。
１０− ３Ｔｏｒｒあるいは３ Ｘ １０−３Ｔｏｒｒ
という低圧力下で行う場合について説明したが、第１、
第２の発明はこれに限定されるものではなく、成長圧力
を１Ｏ−３Ｔｏｒｒ以下で行う場合であればよい。
第１の発明によれば、良好な選択性を損なうことなく
１０””Ｔｏｒｒ以下の低圧力下の成長でも十分な成長
速度を得ることができるという効果がある。
１０””Ｔｏｒｒ以下の低圧力下の成長でも十分な成長
速度を得ることができるという効果がある。
第２の発明によれば、１Ｏ−３Ｔｏｒｒ以下の成長にお
いて、タングステンがシリコン内に侵入し難くすること
ができ、素子の電気的特性を良好にすることができると
いう効果がある。
いて、タングステンがシリコン内に侵入し難くすること
ができ、素子の電気的特性を良好にすることができると
いう効果がある。
第１図及び第２図は第１の発明に係る化学気相成長装置
の一実施例を説明する図であり、第１図は第１の発明の
一実施例の構成を示す装置概略図、 第２図は第１の発明の一実施例の効果を説明する図、 第３図及び第４図は第１の発明の他の実施例の構成を示
す装置概略図、 第５図は従来例の構成を示す装置概略図である。 １、ｌａ、ｌｂ、ｌｃ・・・・・・ガスノズル、２．２
ａ・・・・・・ガス反射板、 ３３・・・・・・ウェハ。 第１の発明の一実施例の効果を説明する図第２図
の一実施例を説明する図であり、第１図は第１の発明の
一実施例の構成を示す装置概略図、 第２図は第１の発明の一実施例の効果を説明する図、 第３図及び第４図は第１の発明の他の実施例の構成を示
す装置概略図、 第５図は従来例の構成を示す装置概略図である。 １、ｌａ、ｌｂ、ｌｃ・・・・・・ガスノズル、２．２
ａ・・・・・・ガス反射板、 ３３・・・・・・ウェハ。 第１の発明の一実施例の効果を説明する図第２図
Claims (6)
- （１）成長圧力を１０＾−＾３Ｔｏｒｒ以下にして化学
気相成長法によりメタル層または半導体層を形成する化
学気相成長装置において、 原料ガス供給用の少なくとも１個以上のガスノズルと、 該ガスノズルに設けられ、被成長物との距離が平均自由
工程の少なくとも半分以下の位置に配置され、該原料ガ
スを反射するガス反射板とを有することを特徴とする化
学気相成長装置。 - （２）被成長物とガス反射板との距離が平均自由工程の
１／３以下であることを特徴とする請求項１記載の化学
気相成長装置。 - （３）ガス反射板が円弧形状であることを特徴とする請
求項１記載の化学気相成長装置。 - （４）ガス反射板の表面に赤外反射膜が形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の化学気相成長装置。 - （５）成長圧力を１０＾−＾３Ｔｏｒｒ以下にして化学
気相成長法によりメタル層または半導体層を形成する化
学気相成長法において、 シリコン還元を２００℃〜３００℃の温度範囲で行った
後、気相成長を行って該メタル層または該半導体層を形
成する工程を含むことを特徴とする化学気相成長法。 - （６）気相成長がシラン還元であることを特徴とする請
求項５記載の化学気相成長法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1213477A JP2506451B2 (ja) | 1989-08-18 | 1989-08-18 | 化学気相成長装置及び化学気相成長法 |
| US07/567,224 US5264038A (en) | 1989-08-18 | 1990-08-14 | Chemical vapor deposition system |
| EP90115714A EP0418554B1 (en) | 1989-08-18 | 1990-08-16 | Chemical vapor deposition apparatus |
| DE69017810T DE69017810D1 (de) | 1989-08-18 | 1990-08-16 | Vorrichtung zur chemischen Dampfphasenabscheidung. |
| KR1019900012735A KR940001645B1 (ko) | 1989-08-18 | 1990-08-18 | 화학기상 성장장치 및 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1213477A JP2506451B2 (ja) | 1989-08-18 | 1989-08-18 | 化学気相成長装置及び化学気相成長法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0376220A true JPH0376220A (ja) | 1991-04-02 |
| JP2506451B2 JP2506451B2 (ja) | 1996-06-12 |
Family
ID=16639851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1213477A Expired - Fee Related JP2506451B2 (ja) | 1989-08-18 | 1989-08-18 | 化学気相成長装置及び化学気相成長法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5264038A (ja) |
| EP (1) | EP0418554B1 (ja) |
| JP (1) | JP2506451B2 (ja) |
| KR (1) | KR940001645B1 (ja) |
| DE (1) | DE69017810D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007242850A (ja) * | 2006-03-08 | 2007-09-20 | Nec Corp | 半導体製造装置及び半導体製造方法 |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5421888A (en) * | 1992-05-12 | 1995-06-06 | Sony Corporation | Low pressure CVD apparatus comprising gas distribution collimator |
| US5290358A (en) * | 1992-09-30 | 1994-03-01 | International Business Machines Corporation | Apparatus for directional low pressure chemical vapor deposition (DLPCVD) |
| JPH0745530A (ja) * | 1993-07-27 | 1995-02-14 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 縦型気相成長装置 |
| US5595936A (en) * | 1993-08-04 | 1997-01-21 | Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. | Method for forming contacts in semiconductor device |
| US6035100A (en) * | 1997-05-16 | 2000-03-07 | Applied Materials, Inc. | Reflector cover for a semiconductor processing chamber |
| JP3917237B2 (ja) * | 1997-05-20 | 2007-05-23 | 東京エレクトロン株式会社 | レジスト膜形成方法 |
| JP3403357B2 (ja) | 1999-06-03 | 2003-05-06 | 株式会社半導体先端テクノロジーズ | 配線形成方法及び配線形成装置 |
| US6499426B1 (en) * | 1999-12-10 | 2002-12-31 | Saint-Gobain Industrial Ceramics, Inc. | System and method for coating non-planar surfaces of objects with diamond film |
| US6547876B2 (en) | 2001-02-07 | 2003-04-15 | Emcore Corporation | Apparatus for growing epitaxial layers on wafers by chemical vapor deposition |
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