JPH0421751B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
半導体装置の製造工程において用いられるタン
グステンシリサイド膜の成長方法の改良に関し、
後工程における熱処理の際に絶縁膜から剥離し
ない、タングステン量の多い電気伝導度の良好な
配線層を成長させることが可能となるタンクグテ
ンシリサイド膜の成長方法の提供を目的とし、
タングステンシリサイド膜の成長方法であつ
て、六弗化タングステンとジシランとの混合ガス
を熱分解させる工程と、六弗化タングステンとモ
ノシランとの混合ガスを熱分解させる工程とを含
むように構成する。[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding the improvement of the growth method of tungsten silicide film used in the manufacturing process of semiconductor devices, the present invention relates to a method for growing tungsten silicide film that does not peel off from the insulating film during heat treatment in the post-process and has good electrical conductivity with a large amount of tungsten. The purpose of the present invention is to provide a method for growing a tungsten silicide film that makes it possible to grow a tungsten silicide film, and the method includes a step of thermally decomposing a mixed gas of tungsten hexafluoride and disilane. and a step of thermally decomposing a mixed gas of tungsten hexafluoride and monosilane.
本発明は、半導体装置の製造工程において用い
られるタングステンシリサイド膜の成長方法の改
良に関するものである。
The present invention relates to an improvement in a method for growing a tungsten silicide film used in the manufacturing process of semiconductor devices.
IC等の半導体装置においては、半導体基板上
に半導体素子やその他の回路素子が形成され、そ
れらの領域から導出する多層の電極配線が上層部
に設けられている。 In a semiconductor device such as an IC, semiconductor elements and other circuit elements are formed on a semiconductor substrate, and multilayer electrode wiring leading out from these areas is provided in an upper layer.
これらの電極配線は、従来からアルミニウム膜
またはアルミニウムの合金膜が用いられている
が、アルミニウムは融点が低いから、ICを高集
積化、高密度化して多層配線を形成する場合に、
電極配線と接触する層間絶縁膜の形成などに制約
が加えられているので、アルミニウムに代わる電
極配線材料として導電性多結晶シリコン膜が用い
られるようになつている。 Conventionally, aluminum films or aluminum alloy films have been used for these electrode wirings, but since aluminum has a low melting point, it is
Since restrictions have been placed on the formation of interlayer insulating films that come into contact with electrode wiring, conductive polycrystalline silicon films have come to be used as an electrode wiring material in place of aluminum.
しかしこの導電性多結晶シリコン膜は電気伝導
度が悪いため、より電気伝導度の良好なタングス
テンシリサイド（WsiX）膜などの高融点金属シ
リサイド膜を電極配線材料として用いるようにな
つている。 However, this conductive polycrystalline silicon film has poor electrical conductivity, so high melting point metal silicide films such as tungsten silicide (Wsi x ) films, which have better electrical conductivity, are now being used as electrode wiring materials.
このタングステンシリサイド膜などの高融点金
属シリサイド膜はその組成により絶縁膜との密着
性に問題があるから、組成について充分に配慮す
ることが必要である。 Since a high melting point metal silicide film such as this tungsten silicide film has a problem in adhesion with an insulating film depending on its composition, it is necessary to give sufficient consideration to the composition.
従来のタングステンシリサイド膜の成長には化
学気相成長法（CVD法）が用いられている。
Conventional chemical vapor deposition (CVD) is used to grow tungsten silicide films.
このタングステンシリサイド膜の成長方法は、
六弗化タングステン（WF6）とモノシラン
（SiH4）との混合ガスを熱分解して被着させる方
法で、その反応式は次式のようになつている。 The growth method of this tungsten silicide film is
This is a method of depositing by thermally decomposing a mixed gas of tungsten hexafluoride (WF 6 ) and monosilane (SiH 4 ), and the reaction formula is as shown below.
WF6＋SiH4→WSiX＋HF
この式のタングステンシリサイド（WSiX）の
Ｘの値は２から４の間の値であり、Ｘ値が大きい
程シリコン量の多いタングステンシリサイド膜と
なり、且つＸ値は熱分解温度を変えることにより
第３図に示すように変化させることが可能であ
る。 WF 6 +SiH 4 →WSi X +HF The value of X of tungsten silicide (WSi By changing the thermal decomposition temperature, it is possible to change the thermal decomposition temperature as shown in FIG.
第３図は熱分解温度とＸ値との関係図表であ
り、横軸は熱分解温度、縦軸はＸ値で、図から明
らかなように熱分解温度が高くなる程Ｘ値が大き
くなつている。 Figure 3 is a graph showing the relationship between pyrolysis temperature and X value, where the horizontal axis is pyrolysis temperature and the vertical axis is X value.As is clear from the figure, the higher the pyrolysis temperature, the larger the X value. There is.
以上説明した従来のタングステンシリサイド膜
の成長方法においては、一工程でタングステンシ
リサイド膜を成長させるので、電気伝導度の良好
なタングステンシリサイド膜にするようにWSiX
のＸ値を2.2以下の低い値にしてタングステンシ
リサイド膜を成長した場合、後工程においてアニ
ール処理を行うと、層間絶縁膜或いは燐シリケー
トガラス（PSG膜）からなるカバー膜から剥離
するという問題がある。
In the conventional tungsten silicide film growth method explained above, the tungsten silicide film is grown in one step, so WSi
If a tungsten silicide film is grown with a low X value of 2.2 or less, there is a problem that it will peel off from the interlayer insulating film or the cover film made of phosphorus silicate glass (PSG film) when annealing is performed in the subsequent process. .
従つて絶縁膜から剥離し難く、且つ電気伝導度
の良好なタングステンシリサイド膜からなる配線
層を形成するためには、第３図に示す図表に従い
気相成長時の熱分解温度を450℃から300℃程度ま
で下降させながら気相成長させる方法が考えら
れ、このように熱分解温度を変化させれば下層ほ
どシリコン量が多く密着性が良好で、上層にゆく
従つてシリコン量が減少してタングステン量が増
加するので低抵抗の配線層を成長することは出来
るが、気相成長時にCVD装置の処理温度を変化
させると、気相成長時にCVD装置の処理温度を
変化させると、気相成長に要する処理時間が長く
なる。 Therefore, in order to form a wiring layer made of a tungsten silicide film that is difficult to peel off from the insulating film and has good electrical conductivity, the thermal decomposition temperature during vapor phase growth should be changed from 450°C to 300°C according to the chart shown in Figure 3. A method of vapor phase growth while lowering the thermal decomposition temperature to around 30°F is considered.If the thermal decomposition temperature is changed in this way, the lower the layer, the higher the amount of silicon, the better the adhesion, and the higher the layer, the lower the amount of silicon, the more tungsten will be formed. However, if the processing temperature of the CVD equipment is changed during vapor phase growth, The processing time required becomes longer.
本発明は後工程における熱処理の際に絶縁膜か
ら剥離しない、タングステン量の多い電気伝導度
の良好な配線層を成長させることが可能となるタ
ングステンシリサイド膜の成長方法の提供を目的
としたものである。 The present invention aims to provide a method for growing a tungsten silicide film, which makes it possible to grow a wiring layer with a large amount of tungsten and good electrical conductivity, which does not peel off from an insulating film during heat treatment in a post-process. be.
その目的は、最初に、六弗化タングステンとジ
シラン（Si2H6）との混合ガスを熱分解させ、次
いで、六弗化タングステンとモノシラン（SiH4）
との混合ガスを熱分解させるようにしたタングス
テンシリサイド膜の成長方法によつて達成され
る。
The purpose is to first thermally decompose a gas mixture of tungsten hexafluoride and disilane (Si 2 H 6 ), and then to decompose a gas mixture of tungsten hexafluoride and monosilane (SiH 4 ).
This is achieved by a method of growing a tungsten silicide film that thermally decomposes a gas mixture with tungsten silicide.
〔作用〕
即ち本発明においては熱処理温度を一定にし、
六弗化タングステンとジシラン（Si2H6）との混
合ガスを用いて下層のタングステンシリサイド膜
を成長させるので、シリコン量の多い絶縁膜との
密着性を良好なタングステンシリサイド膜を成長
させることができ、つぎに六弗化タングステンと
モノシランとの混合ガスを用いて上層のタングス
テンシリサイド膜を成長させるので、シリコン量
が少なくタングステン量の多い低抵抗のタングス
テンシリサイド膜を成長させることができ、タン
グステンシリサイドからなる配線層に求められる
二条件を満足するタングステンシリサイド膜を成
長させることが可能となる。[Operation] That is, in the present invention, the heat treatment temperature is kept constant,
Since the underlying tungsten silicide film is grown using a mixed gas of tungsten hexafluoride and disilane (Si 2 H 6 ), it is possible to grow a tungsten silicide film with good adhesion to an insulating film with a large amount of silicon. Then, the upper layer tungsten silicide film is grown using a mixed gas of tungsten hexafluoride and monosilane, so it is possible to grow a low resistance tungsten silicide film with a small amount of silicon and a large amount of tungsten. It becomes possible to grow a tungsten silicide film that satisfies the two conditions required for a wiring layer consisting of:
以下、本発明による一実施例について第１図〜
第２図により詳細に説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
This will be explained in detail with reference to FIG.
第１図は本発明を適用するCVD装置を示す図
であり、図に示すように被処理基板１は反応炉２
内で加熱体３により加熱され、ガス流入口５から
はガス源からWF6ガス、SiH4ガス及びSi2H6ガス
等の反応ガスを流入させ、反応炉２の室内の圧力
が規定の圧力になるように下部の排気口４から排
気している。 FIG. 1 is a diagram showing a CVD apparatus to which the present invention is applied, and as shown in the figure, a substrate 1 to be processed is placed in a reactor 2.
Reactant gases such as WF 6 gas, SiH 4 gas, and Si 2 H 6 gas are introduced from the gas source through the gas inlet 5 to maintain the pressure inside the reactor 2 at a specified pressure. Exhaust air is discharged from the exhaust port 4 at the bottom so that
このようなCVD装置を用いて行うタングステ
ンシリサイド膜の成長条件は下記の通りである。 The conditions for growing a tungsten silicide film using such a CVD apparatus are as follows.
反応炉内圧 −0.4〜1.0Torr
WF6ガス流量 −２c.c.／分
SiH4ガス流量 −120c.c.／分
Si2H6ガス流量 −120c.c.／分
半導体ウエーハ加熱温度 −350℃
まず、ガス流入口５よりWF6ガス源６からヘ
リウム（He）をキヤリアガスとしたWF6ガスを
流入し、またSi2H6ガス源８からHeをキヤリアガ
スとしたSi2H6ガスを流入して、反応炉２の中で
WF6ガスとSi2H6ガスとを熱分解させて第２図に
示すタングステンシリサイド膜Ａを成長させる。
この反応炉式を次に示す。Reactor internal pressure −0.4 to 1.0 Torr WF 6 gas flow rate −2 c.c./min SiH 4 gas flow rate −120 c.c./min Si 2 H 6 gas flow rate −120 c.c./min Semiconductor wafer heating temperature −350°C First, WF 6 gas with helium (He) as a carrier gas flows in from the WF 6 gas source 6 through the gas inlet 5, and Si 2 H 6 gas with He as a carrier gas flows in from the Si 2 H 6 gas source 8. In reactor 2
A tungsten silicide film A shown in FIG. 2 is grown by thermally decomposing WF 6 gas and Si 2 H 6 gas.
The reactor formula is shown below.
WF6＋Si2H6→WSiX＋HF
ついで、WF6ガスはそのままにし、Si2H6ガス
源８を停止し、SiH4ガス源７からHeをキヤリア
ガスとしたSiH4ガスを流入して、第２図に示す
タングステンシリサイド膜Ｂを成長させる。 WF 6 + Si 2 H 6 → WSi A tungsten silicide film B shown in FIG. 2 is grown.
このようにすると、タングステンシリサイド膜
ＡはＸ値が2.4となるので下層の多結晶シリコン
膜との密着性が良好になり、タングステンシリサ
イド膜ＢのＸ値は2.0〜2.2となるので、タングス
テンの含有率の高い電気伝導度の良好なタングス
テンシリサイド膜を成長させることが可能とな
る。 In this way, the tungsten silicide film A has an X value of 2.4, which improves the adhesion with the underlying polycrystalline silicon film, and the tungsten silicide film B has an X value of 2.0 to 2.2, so it contains tungsten. This makes it possible to grow a tungsten silicide film with high electrical conductivity and good electrical conductivity.
第２図に断面を示す本発明のタングステンシリ
サイド膜は、膜厚2000〓程度の多結晶シリコン膜
１０上に形成した、それぞれ膜厚1000〓程度のタ
ングステンシリサイド膜Ａ，Ｂから構成されてい
る。 The tungsten silicide film of the present invention, whose cross section is shown in FIG. 2, is composed of tungsten silicide films A and B each having a thickness of approximately 1000 mm, each formed on a polycrystalline silicon film 10 having a thickness of approximately 2000 mm.
タングステンシリサイド膜Ａとシリコン基板１
１とを直接接触させると、タングステンなどの金
属がシリコン基板１１に拡散して素子特性を悪く
するので、通常はこのように多結晶シリコン膜１
０をタングステンシリサイド膜Ａとシリコン基板
１１との間に介在させている。 Tungsten silicide film A and silicon substrate 1
If the polycrystalline silicon film 1 is brought into direct contact with the polycrystalline silicon film 1, metals such as tungsten will diffuse into the silicon substrate 11 and deteriorate the device characteristics.
0 is interposed between the tungsten silicide film A and the silicon substrate 11.
このように本発明によるり値の異なるタングス
テンシリサイド膜を二工程にわけて成長させる
と、下層にはＸ値の大きな剥離し難いＡ層を、上
層にはＸ値の小さな低抵抗で電気伝導度の良好な
Ｂ層を形成することが可能となる。 When tungsten silicide films with different values are grown in two steps according to the present invention, the lower layer is a layer A that has a large X value and is difficult to peel off, and the upper layer has a low resistance and electrical conductivity with a small It becomes possible to form a B layer with a good quality.
以上の説明から明らかなように本発明によれ
ば、密着性が良好で電気伝導度の良好なタングス
テンシリサイド膜を形成することが可能となり、
半導体装置の性能を高めることが可能となる。
As is clear from the above description, according to the present invention, it is possible to form a tungsten silicide film with good adhesion and good electrical conductivity.
It becomes possible to improve the performance of the semiconductor device.
第１図は本発明を適用するCVD装置、第２図
は本発明のタングステンシリサイド膜の断面図、
第３図は熱分解温度とＸ値との関係図表、であ
る。
図において、１は被処理基板、２は反応炉、３
は加熱体、４は排気口、５はガス流入口、６は
WF6ガス源、７はSiH4ガス源、８はSi2H6ガス
源、１０は多結晶シリコン膜、１１はシリコン基
板、Ａ，Ｂはタングステンシリサイド膜、を示
す。
Figure 1 is a CVD apparatus to which the present invention is applied, Figure 2 is a cross-sectional view of the tungsten silicide film of the present invention,
FIG. 3 is a graph showing the relationship between thermal decomposition temperature and X value. In the figure, 1 is a substrate to be processed, 2 is a reaction furnace, and 3 is a substrate to be processed.
is a heating element, 4 is an exhaust port, 5 is a gas inlet, 6 is a
WF 6 gas source, 7 a SiH 4 gas source, 8 a Si 2 H 6 gas source, 10 a polycrystalline silicon film, 11 a silicon substrate, and A and B tungsten silicide films.
Claims (1)
混合ガスを熱分解させ、次いで、六弗化タングス
テンとモノシランとの混合ガスを熱分解させるよ
うにしたことを特徴とするタングステンシリサイ
ド膜の成長方法。1. A method for growing a tungsten silicide film, characterized in that first, a mixed gas of tungsten hexafluoride and disilane is thermally decomposed, and then a mixed gas of tungsten hexafluoride and monosilane is thermally decomposed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9036385A JPS61250173A (en) | 1985-04-25 | 1985-04-25 | Method for growing tungsten silicide film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9036385A JPS61250173A (en) | 1985-04-25 | 1985-04-25 | Method for growing tungsten silicide film |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61250173A JPS61250173A (en) | 1986-11-07 |
| JPH0421751B2 true JPH0421751B2 (en) | 1992-04-13 |
Family
ID=13996453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9036385A Granted JPS61250173A (en) | 1985-04-25 | 1985-04-25 | Method for growing tungsten silicide film |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPS61250173A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01259173A (en) * | 1988-04-08 | 1989-10-16 | Tokyo Electron Ltd | Chemical vapor growth method |
| USRE39895E1 (en) | 1994-06-13 | 2007-10-23 | Renesas Technology Corp. | Semiconductor integrated circuit arrangement fabrication method |
-
1985
- 1985-04-25 JP JP9036385A patent/JPS61250173A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61250173A (en) | 1986-11-07 |
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