JPH0529259A - 高融点金属もしくは高融点金属シリサイド膜の形成方法 - Google Patents
高融点金属もしくは高融点金属シリサイド膜の形成方法Info
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- JPH0529259A JPH0529259A JP18074591A JP18074591A JPH0529259A JP H0529259 A JPH0529259 A JP H0529259A JP 18074591 A JP18074591 A JP 18074591A JP 18074591 A JP18074591 A JP 18074591A JP H0529259 A JPH0529259 A JP H0529259A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】金属ハロゲン化ガスとシラン系ガスとのＣＶＤ
反応を利用して、低温（＜２００℃）で高融点金属もし
くは高融点金属シリサイド膜を形成する。 【構成】金属ハロゲン化物（ＷＦ6等）とシラン系ガス
（ＳｉＨ4等）を所定の流量比で反応させ低温（＝１５
０℃）で膜形成を行ない、ＴｉＷ膜７上にＷ膜８を形成
する。
反応を利用して、低温（＜２００℃）で高融点金属もし
くは高融点金属シリサイド膜を形成する。 【構成】金属ハロゲン化物（ＷＦ6等）とシラン系ガス
（ＳｉＨ4等）を所定の流量比で反応させ低温（＝１５
０℃）で膜形成を行ない、ＴｉＷ膜７上にＷ膜８を形成
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は金属もしくは金属シリサ
イド膜の形成方法に関し、詳しくはＣＶＤ法による半導
体装置の電極配線用の金属もしくは金属シリサイド膜の
形成方法に関する。
イド膜の形成方法に関し、詳しくはＣＶＤ法による半導
体装置の電極配線用の金属もしくは金属シリサイド膜の
形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩの高集積化を実現するために半導
体素子の低温化プロセスの開発が進んでいる。急峻な段
差部や微細配線にも対応できる信頼性の高いアルミニウ
ム多層配線を実現するためには、Ａｌのストレスマイグ
レーションなど熱的な配線信頼性を向上させる、プロセ
スの低温化が特に望まれる。一方、近年Ａｌ微細配線の
信頼性を向上させるためにＷやＭｏシリサイド等の高融
点金属との積層配線を用いたり、Ａｌ配線の代わりに一
部高融点金属を用いた微細配線が用いられるようになっ
た。このような高融点金属膜は、通常ステップカバレッ
ジに優れる低圧ＣＶＤ法により形成されている。たとえ
ば、薄膜形成の代表例として、ＷＦ6およびＭｏＦ6など
の金属ハロゲン化物とＨ2およびＳｉＨ4などの還元ガス
とを用いて、ＷおよびＭｏまたＷシリサイドおよびＭｏ
シリサイド膜を成長させる技術が広く知られている。
体素子の低温化プロセスの開発が進んでいる。急峻な段
差部や微細配線にも対応できる信頼性の高いアルミニウ
ム多層配線を実現するためには、Ａｌのストレスマイグ
レーションなど熱的な配線信頼性を向上させる、プロセ
スの低温化が特に望まれる。一方、近年Ａｌ微細配線の
信頼性を向上させるためにＷやＭｏシリサイド等の高融
点金属との積層配線を用いたり、Ａｌ配線の代わりに一
部高融点金属を用いた微細配線が用いられるようになっ
た。このような高融点金属膜は、通常ステップカバレッ
ジに優れる低圧ＣＶＤ法により形成されている。たとえ
ば、薄膜形成の代表例として、ＷＦ6およびＭｏＦ6など
の金属ハロゲン化物とＨ2およびＳｉＨ4などの還元ガス
とを用いて、ＷおよびＭｏまたＷシリサイドおよびＭｏ
シリサイド膜を成長させる技術が広く知られている。
【０００３】しかしながら、この薄膜形成技術において
は、通常、導入する原料ガスの流量比（Ｒ）＝シラン系
ガス流量／金属ハロゲン化ガス流量を高融点金属の選択
成長の場合はＲ＜０．５−１．０、高融点金属シリサイ
ドの場合は膜ストレス低減等のためＲ＞２０の条件を用
いて高融点金属および高融点金属シリサイド膜を形成し
ていた。また、１＜Ｒ＜２０の条件での膜形成の実験例
も示されているが、膜組成や膜形成速度が不安定である
ため一般的には用いられていない。
は、通常、導入する原料ガスの流量比（Ｒ）＝シラン系
ガス流量／金属ハロゲン化ガス流量を高融点金属の選択
成長の場合はＲ＜０．５−１．０、高融点金属シリサイ
ドの場合は膜ストレス低減等のためＲ＞２０の条件を用
いて高融点金属および高融点金属シリサイド膜を形成し
ていた。また、１＜Ｒ＜２０の条件での膜形成の実験例
も示されているが、膜組成や膜形成速度が不安定である
ため一般的には用いられていない。
【０００４】このように、従来よりＲを変化させ、高融
点金属もしくは高融点金属シリサイド膜を形成している
が、これらの膜形成では表面での金属ハロゲンガスおよ
びシラン系ガスの熱分解反応を用いるため、基板表面温
度を２５０℃以上に設定する必要があった。しかしなが
ら、Ａｌ等の低融点金属の微細配線を形成した後に、こ
の薄膜形成技術を用いて高融点金属膜を形成する場合、
形成温度が高く、Ａｌ微細配線の信頼性が十分でないと
いった問題があった。また、Ａｌ微細配線の信頼性の問
題の他に、高温での金属膜形成は多層配線構造に大きな
熱ストレスを与え、層間絶縁膜にクラックを生じさせる
等の問題があった。
点金属もしくは高融点金属シリサイド膜を形成している
が、これらの膜形成では表面での金属ハロゲンガスおよ
びシラン系ガスの熱分解反応を用いるため、基板表面温
度を２５０℃以上に設定する必要があった。しかしなが
ら、Ａｌ等の低融点金属の微細配線を形成した後に、こ
の薄膜形成技術を用いて高融点金属膜を形成する場合、
形成温度が高く、Ａｌ微細配線の信頼性が十分でないと
いった問題があった。また、Ａｌ微細配線の信頼性の問
題の他に、高温での金属膜形成は多層配線構造に大きな
熱ストレスを与え、層間絶縁膜にクラックを生じさせる
等の問題があった。
【０００５】また、従来からＣＶＤの低温化を図る目的
でプラズマを用いたプラズマＣＶＤ技術が検討されてい
るが、電極構造など装置設計が複雑になるだけでなく、
基板へのプラズマ損傷があったり、膜中に装置内壁から
の不純物が混入するといった問題があった。
でプラズマを用いたプラズマＣＶＤ技術が検討されてい
るが、電極構造など装置設計が複雑になるだけでなく、
基板へのプラズマ損傷があったり、膜中に装置内壁から
の不純物が混入するといった問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、多層配
線の信頼性を損なわず、かつ基板へのプラズマ損傷を防
ぐためには、電場や磁場の発生装置を用いず、通常の熱
化学反応により２００℃以下の低温で高融点金属もしく
は高融点金属シリサイド膜を形成する必要がある。
線の信頼性を損なわず、かつ基板へのプラズマ損傷を防
ぐためには、電場や磁場の発生装置を用いず、通常の熱
化学反応により２００℃以下の低温で高融点金属もしく
は高融点金属シリサイド膜を形成する必要がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的は、ＷＦ6やＭ
ｏＦ6等の金属ハロゲン化ガスとＳｉＨ4，Ｓｉ2Ｈ6等の
シラン系ガスの低温で起こりうるラジカル気相反応を用
いて高融点金属もしくは高融点金属シリサイド膜を形成
することにより達成できる。この薄膜形成法においては
基板温度が０℃以上の範囲で膜形成が可能であるが、実
際のプロセスにおいては薄膜形成の簡便性およびＡｌ微
細配線の信頼性の観点から０−２００℃の範囲がより好
ましい。
ｏＦ6等の金属ハロゲン化ガスとＳｉＨ4，Ｓｉ2Ｈ6等の
シラン系ガスの低温で起こりうるラジカル気相反応を用
いて高融点金属もしくは高融点金属シリサイド膜を形成
することにより達成できる。この薄膜形成法においては
基板温度が０℃以上の範囲で膜形成が可能であるが、実
際のプロセスにおいては薄膜形成の簡便性およびＡｌ微
細配線の信頼性の観点から０−２００℃の範囲がより好
ましい。
【０００８】
【作用】通常、高融点金属もしくは高融点金属シリサイ
ド膜を低圧ＣＶＤ法により形成する場合、原料ガス流量
比（Ｒ）＝シラン系ガス流量／金属ハロゲン化ガス流量
を高融点金属形成の場合はＲ＜１、高融点金属シリサイ
ド膜形成の場合はＲ＞２０に設定する。この流量比は効
率的に表面反応を起こすために必要であるが、表面反応
温度として２００℃以上が必要である。しかしながら、
原料ガスの流量比を１＜Ｒ＜１０の範囲に設定すれば、
金属ハロゲン化ガスとシラン系ガスとは室温においても
激しく気相反応を起こし高融点金属膜を形成することが
できる。特に、Ｒ＝１を境にして気相反応は急激に始ま
り、次第に反応速度は減少し、Ｒ＞１０ではさらに減少
し膜形成速度が極めて小さくなる。また、１＜Ｒ＜３の
範囲においては可視領域の発光を伴うことから、この反
応には、金属ハロゲンのラジカル（例えばＷＦｘやＷＳ
ｉｙＦｘ；ｘ＝１−５，ｙ＝１−３）もしくはシラン系
ガスのラジカル（例えばＳｉＦｙ；ｙ＝１−３）が関与
していると思われる。このラジカル同志が反応を起こし
連鎖反応へと増長されているために反応温度が低温化し
ているものと考えられる。
ド膜を低圧ＣＶＤ法により形成する場合、原料ガス流量
比（Ｒ）＝シラン系ガス流量／金属ハロゲン化ガス流量
を高融点金属形成の場合はＲ＜１、高融点金属シリサイ
ド膜形成の場合はＲ＞２０に設定する。この流量比は効
率的に表面反応を起こすために必要であるが、表面反応
温度として２００℃以上が必要である。しかしながら、
原料ガスの流量比を１＜Ｒ＜１０の範囲に設定すれば、
金属ハロゲン化ガスとシラン系ガスとは室温においても
激しく気相反応を起こし高融点金属膜を形成することが
できる。特に、Ｒ＝１を境にして気相反応は急激に始ま
り、次第に反応速度は減少し、Ｒ＞１０ではさらに減少
し膜形成速度が極めて小さくなる。また、１＜Ｒ＜３の
範囲においては可視領域の発光を伴うことから、この反
応には、金属ハロゲンのラジカル（例えばＷＦｘやＷＳ
ｉｙＦｘ；ｘ＝１−５，ｙ＝１−３）もしくはシラン系
ガスのラジカル（例えばＳｉＦｙ；ｙ＝１−３）が関与
していると思われる。このラジカル同志が反応を起こし
連鎖反応へと増長されているために反応温度が低温化し
ているものと考えられる。
【０００９】
【実施例】以下本発明を実施例を参照して詳細に説明す
る。
る。
【００１０】実施例１
図１を用いて説明する。外壁を水冷したＣＶＤ室内に、
スパッタ法でＷ膜を１００ｎｍ堆積させた熱酸化Ｓｉウ
エハを設置した。試料台は水冷され、ウエハ表面温度は
２０℃であった。流量比（Ｒ）＝ＳｉＨ4流量／ＷＦ6流
量を０．５から２５まで変化させてＮ2で希釈したＳｉ
Ｈ4とＷＦ6とを導入し、反応生成ガスをフ−リエ変換型
赤外分光分析（ＦＴ−ＩＲ）と質量分析器（Ｑ ｍａｓ
ｓ）を用いて測定した。ＣＶＤ室内の全圧力はオートプ
レッシャーコントロールを用いて４０Ｐａに保った。
スパッタ法でＷ膜を１００ｎｍ堆積させた熱酸化Ｓｉウ
エハを設置した。試料台は水冷され、ウエハ表面温度は
２０℃であった。流量比（Ｒ）＝ＳｉＨ4流量／ＷＦ6流
量を０．５から２５まで変化させてＮ2で希釈したＳｉ
Ｈ4とＷＦ6とを導入し、反応生成ガスをフ−リエ変換型
赤外分光分析（ＦＴ−ＩＲ）と質量分析器（Ｑ ｍａｓ
ｓ）を用いて測定した。ＣＶＤ室内の全圧力はオートプ
レッシャーコントロールを用いて４０Ｐａに保った。
【００１１】図１において、０＜Ｒ≦１．３の範囲で
は、ＷＦ6流量をマスフローメータにより５０ｓｃｃｍ
に固定し、ＳｉＨ4流量を変化させて実験した。Ｒ＞
１．３の範囲では、ＳｉＨ4流量を５０ｓｃｃｍに固定
し、ＷＦ6流量を変化させて実験を行なった。生成ガス
圧力は、純粋なガスを用いたＦＴ−ＩＲアブソ−バンス
の較正直線から求めた。Ｒ＜１では反応生成ガスは検知
されず反応は認められなかった。１＜Ｒ＜３では、反応
が急激に起こり始め、ＳｉＨ4の６０−７０％が消費さ
れ主にＳｉＦ4が生成した。図１に示した実験では、Ｃ
ＶＤ室ガス導入部にＷＦ6とＳｉＨ4の混合室を設けてガ
スを導入したが、この場合、Ｒ＝１．３において急激な
反応が開始した。他に、ＷＦ6とＳｉＨ4のガス導入を別
の配管で行ない、ガス導入後にＷＦ6とＳｉＨ4が混合さ
せた場合には、Ｒ＝１で急激な反応が開始した。このよ
うに、ガス混合方法により反応開始のＲは多少変化す
る。また、この反応ではガス導入口付近で可視領域での
発光を伴うためＷフッ化物やシリコンフッ化物のラジカ
ル関与した連鎖反応であると思われる。
は、ＷＦ6流量をマスフローメータにより５０ｓｃｃｍ
に固定し、ＳｉＨ4流量を変化させて実験した。Ｒ＞
１．３の範囲では、ＳｉＨ4流量を５０ｓｃｃｍに固定
し、ＷＦ6流量を変化させて実験を行なった。生成ガス
圧力は、純粋なガスを用いたＦＴ−ＩＲアブソ−バンス
の較正直線から求めた。Ｒ＜１では反応生成ガスは検知
されず反応は認められなかった。１＜Ｒ＜３では、反応
が急激に起こり始め、ＳｉＨ4の６０−７０％が消費さ
れ主にＳｉＦ4が生成した。図１に示した実験では、Ｃ
ＶＤ室ガス導入部にＷＦ6とＳｉＨ4の混合室を設けてガ
スを導入したが、この場合、Ｒ＝１．３において急激な
反応が開始した。他に、ＷＦ6とＳｉＨ4のガス導入を別
の配管で行ない、ガス導入後にＷＦ6とＳｉＨ4が混合さ
せた場合には、Ｒ＝１で急激な反応が開始した。このよ
うに、ガス混合方法により反応開始のＲは多少変化す
る。また、この反応ではガス導入口付近で可視領域での
発光を伴うためＷフッ化物やシリコンフッ化物のラジカ
ル関与した連鎖反応であると思われる。
【００１２】Ｗ基板上には発光と同時にＷ堆積が起こっ
た。同時に、ウエハ周辺部で露出したＳｉＯ2表面では
反応初期においてエッチング現象が見られた。したがっ
て、この化学反応は基板酸化膜のエッチング効果を有す
る。
た。同時に、ウエハ周辺部で露出したＳｉＯ2表面では
反応初期においてエッチング現象が見られた。したがっ
て、この化学反応は基板酸化膜のエッチング効果を有す
る。
【００１３】このＷ膜の組成をオージェ電子分光により
測定するとＷ中にＯが０．５ａｔ％、Ｓｉが１５ａｔ％
検出され、Ｘ線回折による結晶構造の同定によれば主に
β−Ｗが検出された。１０＞Ｒ＞３では、可視領域での
発光は消失したが、反応は継続しＳｉＨＦ3とＳｉＦ4が
生成した。しかしながら、膜の堆積速度はＲの増加と共
に減少し、Ｓｉ含有量も３０−４０ａｔ％まで増加し膜
中にＷＳｉ2が形成され始めた。Ｒ＞１０では膜の堆積
速度は極めて小さく(５ｎｍ／ｍｉｎ以下）なり、実用
上で用いるには小さ過ぎる。
測定するとＷ中にＯが０．５ａｔ％、Ｓｉが１５ａｔ％
検出され、Ｘ線回折による結晶構造の同定によれば主に
β−Ｗが検出された。１０＞Ｒ＞３では、可視領域での
発光は消失したが、反応は継続しＳｉＨＦ3とＳｉＦ4が
生成した。しかしながら、膜の堆積速度はＲの増加と共
に減少し、Ｓｉ含有量も３０−４０ａｔ％まで増加し膜
中にＷＳｉ2が形成され始めた。Ｒ＞１０では膜の堆積
速度は極めて小さく(５ｎｍ／ｍｉｎ以下）なり、実用
上で用いるには小さ過ぎる。
【００１４】本実施例によれば、室温においてもＷＦ6
／ＳｉＨ4は所定の流量比領域で気相反応を起こし、Ｗ
もしくはＷシリサイド膜を形成することが可能である。
さらにランプ加熱により、基板温度を１００℃、２００
℃と上昇させても、反応の概要は大きく変化しないが、
形成された膜の緻密性が向上した。基板温度２００℃以
上においても膜堆積は可能であるが、この場合従来から
報告されている表面反応が主になり、本発明の利点であ
る低温成長という観点からは望ましくない。ＷＦ6の代
わりにＭｏＦ6、ＳｉＨ4の代わりにＳｉ2Ｈ6を用いて
も、このようなＣＶＤ反応は所定の原料ガス流量比の範
囲で観察された。
／ＳｉＨ4は所定の流量比領域で気相反応を起こし、Ｗ
もしくはＷシリサイド膜を形成することが可能である。
さらにランプ加熱により、基板温度を１００℃、２００
℃と上昇させても、反応の概要は大きく変化しないが、
形成された膜の緻密性が向上した。基板温度２００℃以
上においても膜堆積は可能であるが、この場合従来から
報告されている表面反応が主になり、本発明の利点であ
る低温成長という観点からは望ましくない。ＷＦ6の代
わりにＭｏＦ6、ＳｉＨ4の代わりにＳｉ2Ｈ6を用いて
も、このようなＣＶＤ反応は所定の原料ガス流量比の範
囲で観察された。
【００１５】実施例２
図２から図６は、ＭＯＳＦＥＴにおけるコンタクト部お
よび多層配線へのＷもしくはＷシリサイド膜形成例を工
程順に表した半導体装置の要部断面図を示す。まず、図
２に示すように、ｐ型（１００）Ｓｉ基板１上に、フィ
ールド酸化膜２、厚さ１５ｎｍのゲート酸化膜２´を形
成した後、多結晶シリコン膜３（厚さ３００ｎｍ）を低
圧ＣＶＤ法で堆積させ、不純物を添加し低抵抗化した
後、ゲート電極形状に通常のホトリソグラフィー技術を
用いてパターニングした。次いで、多結晶シリコンゲー
ト電極３をマスクとして、Ａｓを用いたイオン打ち込み
を行い、続く熱処理により、ソースドレイン領域４を形
成した。その後、ＨＬＤ（Ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔ
ｕｒｅ Ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｄｅｃｏｍｐｏｓ
ｉｔｉｏｎ）のＳｉＯ2膜５をＣＶＤ法で堆積させた
後、全面ドライエッチングにより、ゲート周辺部にのみ
ＨＬＤ膜５を残し、いわゆるＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ
Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）構造を形成した。
よび多層配線へのＷもしくはＷシリサイド膜形成例を工
程順に表した半導体装置の要部断面図を示す。まず、図
２に示すように、ｐ型（１００）Ｓｉ基板１上に、フィ
ールド酸化膜２、厚さ１５ｎｍのゲート酸化膜２´を形
成した後、多結晶シリコン膜３（厚さ３００ｎｍ）を低
圧ＣＶＤ法で堆積させ、不純物を添加し低抵抗化した
後、ゲート電極形状に通常のホトリソグラフィー技術を
用いてパターニングした。次いで、多結晶シリコンゲー
ト電極３をマスクとして、Ａｓを用いたイオン打ち込み
を行い、続く熱処理により、ソースドレイン領域４を形
成した。その後、ＨＬＤ（Ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔ
ｕｒｅ Ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｄｅｃｏｍｐｏｓ
ｉｔｉｏｎ）のＳｉＯ2膜５をＣＶＤ法で堆積させた
後、全面ドライエッチングにより、ゲート周辺部にのみ
ＨＬＤ膜５を残し、いわゆるＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ
Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）構造を形成した。
【００１６】その後、図３に示すようにＢＰＳＧ（Ｂｏ
ｒｏｎ ｄｏｐｅｄ ＰＳＧ）膜６を厚さ７００ｎｍ程
ＣＶＤ法で堆積させた後、Ｎ2中で９００℃でアニール
し、ＢＰＳＧ膜の緻密化を行った後、通常のホトリソグ
ラフィー技術を用いて直径０．５μｍのコンタクト孔ｈ
を形成した。
ｒｏｎ ｄｏｐｅｄ ＰＳＧ）膜６を厚さ７００ｎｍ程
ＣＶＤ法で堆積させた後、Ｎ2中で９００℃でアニール
し、ＢＰＳＧ膜の緻密化を行った後、通常のホトリソグ
ラフィー技術を用いて直径０．５μｍのコンタクト孔ｈ
を形成した。
【００１７】次に、図４に示す様に、スパッタ法により
ＴｉＷ膜７を５０ｎｍ、全面に堆積させた後、ＷＦ6と
ＳｉＨ4とを原料ガスに用いた低圧ＣＶＤ法によりタン
グステン（Ｗ）膜８を厚さ５００ｎｍを全面に堆積し
た。ＣＶＤ条件は、ガス流量 ＷＦ6／ＳｉＨ4＝８０／
１２０ｓｃｃｍ、Ｎ2により希釈し全圧力＝０．３５Ｔ
ｏｒｒ、基板温度１５０℃であった。このようにして形
成したＷ膜８は、コンタクト孔ｈにおけるステップカバ
レッジも通常のスパッタ法と同等もしくはより以上に良
好で、表面形状も極めて平坦であった。本実施例では、
絶縁膜とＷ膜の接着性を向上させる目的で絶縁膜とＷ膜
の間に、ＴｉＷ膜７を用いたが、他にＴｉＮ、スパッタ
法で形成したＷ膜を用いることができる。続いて、通常
のホトリソグラフィー技術を用いてＷ膜８を配線形状に
加工した。
ＴｉＷ膜７を５０ｎｍ、全面に堆積させた後、ＷＦ6と
ＳｉＨ4とを原料ガスに用いた低圧ＣＶＤ法によりタン
グステン（Ｗ）膜８を厚さ５００ｎｍを全面に堆積し
た。ＣＶＤ条件は、ガス流量 ＷＦ6／ＳｉＨ4＝８０／
１２０ｓｃｃｍ、Ｎ2により希釈し全圧力＝０．３５Ｔ
ｏｒｒ、基板温度１５０℃であった。このようにして形
成したＷ膜８は、コンタクト孔ｈにおけるステップカバ
レッジも通常のスパッタ法と同等もしくはより以上に良
好で、表面形状も極めて平坦であった。本実施例では、
絶縁膜とＷ膜の接着性を向上させる目的で絶縁膜とＷ膜
の間に、ＴｉＷ膜７を用いたが、他にＴｉＮ、スパッタ
法で形成したＷ膜を用いることができる。続いて、通常
のホトリソグラフィー技術を用いてＷ膜８を配線形状に
加工した。
【００１８】本実施例ではＷＦ6とＳｉＨ4を用いてＷ膜
を形成したが、ＷＦ6に対するＳｉＨ4ガス量を増加さ
せ、たとえばＷＦ6／ＳｉＨ4＝８０／８００ｓｃｃｍに
設定すれば、タングステンの代わりにタングステンシリ
サイド膜を１５０℃で形成することが可能である。Ｓｉ
2Ｈ6もタングステンもしくはタングステンシリサイド膜
の形成に用いることができる。その後、プラズマＳｉＯ
／ＳＯＧ（ＳｐｉｎＯｎ Ｇｌａｓｓ）／プラズマＳｉ
Ｏ積層膜９（厚さ、それぞれ３００ｎｍ／４００ｎｍ／
３００ｎｍ、合計１μｍ）を堆積した後、通常のホトリ
ソグラフィー技術を用いて、積層膜９にＷ膜８に達する
直径０．４μｍの接続孔ｈ´を形成した。
を形成したが、ＷＦ6に対するＳｉＨ4ガス量を増加さ
せ、たとえばＷＦ6／ＳｉＨ4＝８０／８００ｓｃｃｍに
設定すれば、タングステンの代わりにタングステンシリ
サイド膜を１５０℃で形成することが可能である。Ｓｉ
2Ｈ6もタングステンもしくはタングステンシリサイド膜
の形成に用いることができる。その後、プラズマＳｉＯ
／ＳＯＧ（ＳｐｉｎＯｎ Ｇｌａｓｓ）／プラズマＳｉ
Ｏ積層膜９（厚さ、それぞれ３００ｎｍ／４００ｎｍ／
３００ｎｍ、合計１μｍ）を堆積した後、通常のホトリ
ソグラフィー技術を用いて、積層膜９にＷ膜８に達する
直径０．４μｍの接続孔ｈ´を形成した。
【００１９】その後、図５に示すように、ＷＦ6とＳｉ
Ｈ4とを用いた低圧ＣＶＤ法によりＷ膜１０を接続孔ｈ
´内に選択成長させた。ＣＶＤ条件はガス流量 ＷＦ6
／ＳｉＨ4＝２０／１０ｓｃｃｍ、Ｈ2希釈により全圧力
＝０．２Ｔｏｒｒ、温度＝３００℃であった。
Ｈ4とを用いた低圧ＣＶＤ法によりＷ膜１０を接続孔ｈ
´内に選択成長させた。ＣＶＤ条件はガス流量 ＷＦ6
／ＳｉＨ4＝２０／１０ｓｃｃｍ、Ｈ2希釈により全圧力
＝０．２Ｔｏｒｒ、温度＝３００℃であった。
【００２０】その後、図６に示すように、ＴｉＮ膜１１
をスパッタ法により１００nm全面に堆積させ、順次アル
ミニウム（Ａｌ）膜１２（厚さ８００ｎｍ）をスパッタ
法により堆積し、その上にＷＦ6とＳｉＨ4とを用いた低
圧ＣＶＤ法によりＷ膜８を１００ｎｍ形成した。このＷ
膜はＡｌ配線のマイグレーション耐性向上の他、ホトリ
ソグラフィの反射防止膜の役割を果たす。ＣＶＤ条件は
ガス流量 ＷＦ6／ＳｉＨ4＝２０／２５ｓｃｃｍ、Ｈ2
希釈により全圧力＝０．２Ｔｏｒｒ、温度＝２００℃で
あった。その後、通常のホトリソグラフィー技術を用い
て、２層目のＡｌ配線を形成した。本実施例ではＡｌ配
線上に２００℃という低温でＷ膜を形成したためＡｌ上
のヒロック形成は起こらず、Ａｌ微細配線のマイグレー
ションおよび層間絶縁膜のクラック等の問題は生じなか
った。
をスパッタ法により１００nm全面に堆積させ、順次アル
ミニウム（Ａｌ）膜１２（厚さ８００ｎｍ）をスパッタ
法により堆積し、その上にＷＦ6とＳｉＨ4とを用いた低
圧ＣＶＤ法によりＷ膜８を１００ｎｍ形成した。このＷ
膜はＡｌ配線のマイグレーション耐性向上の他、ホトリ
ソグラフィの反射防止膜の役割を果たす。ＣＶＤ条件は
ガス流量 ＷＦ6／ＳｉＨ4＝２０／２５ｓｃｃｍ、Ｈ2
希釈により全圧力＝０．２Ｔｏｒｒ、温度＝２００℃で
あった。その後、通常のホトリソグラフィー技術を用い
て、２層目のＡｌ配線を形成した。本実施例ではＡｌ配
線上に２００℃という低温でＷ膜を形成したためＡｌ上
のヒロック形成は起こらず、Ａｌ微細配線のマイグレー
ションおよび層間絶縁膜のクラック等の問題は生じなか
った。
【００２１】また、ソースドレインとのコンタクト抵
抗、およびＷ配線とＡｌ積層配線の層間のコンタクト抵
抗は十分に低い値が得られた。また、下地との接着性も
良好で、Ｗ膜やＷシリサイド膜が下地より剥離するとい
う問題は生じなかった。
抗、およびＷ配線とＡｌ積層配線の層間のコンタクト抵
抗は十分に低い値が得られた。また、下地との接着性も
良好で、Ｗ膜やＷシリサイド膜が下地より剥離するとい
う問題は生じなかった。
【００２２】これらの結果は、膜形成に用いたＷＦ6／
ＳｉＨ4の化学反応のクリーニング効果によりＳｉ酸化
膜およびＷ酸化膜を還元できるため、清浄な界面が得ら
れるためであると考えられる。
ＳｉＨ4の化学反応のクリーニング効果によりＳｉ酸化
膜およびＷ酸化膜を還元できるため、清浄な界面が得ら
れるためであると考えられる。
【００２３】本実施例では、第１層の配線としてＷ配線
を用いたが、Ｗ膜の全面エッチング等を用いてコンタク
ト孔の内部にのみＷ膜を残存させた後、Ａｌ膜を堆積さ
せＡｌ配線を第１層配線として用いることが可能であ
る。本実施例では、ＣＶＤ原料の金属ハロゲン化ガスと
してＷＦ6を用いたが、ＭｏＦ6を用いてＭｏもしくはＭ
ｏシリサイド膜を本実施例と同様に形成することができ
る。
を用いたが、Ｗ膜の全面エッチング等を用いてコンタク
ト孔の内部にのみＷ膜を残存させた後、Ａｌ膜を堆積さ
せＡｌ配線を第１層配線として用いることが可能であ
る。本実施例では、ＣＶＤ原料の金属ハロゲン化ガスと
してＷＦ6を用いたが、ＭｏＦ6を用いてＭｏもしくはＭ
ｏシリサイド膜を本実施例と同様に形成することができ
る。
【００２４】また、層間絶縁膜としては、第１層目にＢ
ＰＳＧ膜６、第２層目にプラズマＳｉＯ／ＳＯＧ／プラ
ズマＳｉＯの積層膜９を用いたが、代わりにＰＳＧ、ポ
リイミド系の耐熱性有機高分子絶縁膜等を用いても同様
の構造が得られる。
ＰＳＧ膜６、第２層目にプラズマＳｉＯ／ＳＯＧ／プラ
ズマＳｉＯの積層膜９を用いたが、代わりにＰＳＧ、ポ
リイミド系の耐熱性有機高分子絶縁膜等を用いても同様
の構造が得られる。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、所定の流量比の金属ハ
ロゲン化ガスとシラン系ガスとの化学気相反応を用いて
高融点金属もしくは高融点金属シリサイド膜を低温で形
成できる。このために、信頼性を損なうことなく微細多
層配を形成することができる。本発明は、従来より行わ
れている低圧ＣＶＤ法との互換性に優れ、通常の半導体
装置を用いて容易に実現できるために、経済性、効率の
上からも優れている。
ロゲン化ガスとシラン系ガスとの化学気相反応を用いて
高融点金属もしくは高融点金属シリサイド膜を低温で形
成できる。このために、信頼性を損なうことなく微細多
層配を形成することができる。本発明は、従来より行わ
れている低圧ＣＶＤ法との互換性に優れ、通常の半導体
装置を用いて容易に実現できるために、経済性、効率の
上からも優れている。
【図１】室温でのＷＦ6とＳｉＦ4との気相反応のＦＴ-
ＩＲ分析。
ＩＲ分析。
【図２】本発明の実施例を示す半導体装置の要部断面
図。
図。
【図３】本発明の実施例を示す半導体装置の要部断面
図。
図。
【図４】本発明の実施例を示す半導体装置の要部断面
図。
図。
【図５】本発明の実施例を示す半導体装置の要部断面
図。
図。
【図６】本発明の実施例を示す半導体装置の要部断面
図。
図。
１…シリコン結晶基板、２、２’…シリコン酸化膜、３
…多結晶シリコン膜、４…ソースドレイン領域、５…Ｈ
ＬＤ−ＳｉＯ2膜、６…ＢＰＳＧ膜、７…ＴｉＷ膜、８
…タングステン膜、９…プラズマＳｉＯ／ＳＯＧ／プラ
ズマＳｉＯ膜、１０…タングステン導体、１１…ＴｉＮ
膜、１１…アルミニウム膜、ｈ…コンタクト孔、ｈ’…
接続孔。
…多結晶シリコン膜、４…ソースドレイン領域、５…Ｈ
ＬＤ−ＳｉＯ2膜、６…ＢＰＳＧ膜、７…ＴｉＷ膜、８
…タングステン膜、９…プラズマＳｉＯ／ＳＯＧ／プラ
ズマＳｉＯ膜、１０…タングステン導体、１１…ＴｉＮ
膜、１１…アルミニウム膜、ｈ…コンタクト孔、ｈ’…
接続孔。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 本間 喜夫
東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地
株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】シラン系ガスの内少なくとも一つと金属ハ
ロゲン化物とを用いた原料ガスとを、原料ガスの流量比
＝シラン系ガス流量／金属ハロゲン化物ガス流量を１以
上１０以下で導入し、かつ形成温度を０℃以上２００℃
以下で、半導体基板上に金属もしくは金属シリサイド薄
膜を形成することを特徴とする高融点金属もしくは高融
点金属シリサイド膜の形成方法。 - 【請求項２】請求項１記載の高融点金属もしくは高融点
金属シリサイド膜の形成方法において、シラン系ガスと
してシラン、ジシラン、トリシラン、モノフルオロシラ
ン、ジフルオロシラン、ジクロルシラン及びトリクロル
シランからなる群から選ばれた少なくとも一種の原料ガ
スを用いることを特徴とする高融点金属もしくは高融点
金属シリサイド膜の形成方法。 - 【請求項３】請求項１および２記載の高融点金属もしく
は高融点金属シリサイド膜の形成方法において、上記金
属ハロゲン化物としてタングステンのフッ化物又はモリ
ブデンのフッ化物を用いることを特徴とする高融点金属
もしくは高融点金属シリサイド膜の形成方法。 - 【請求項４】半導体基板に、半導体素子の少なくとも一
部を形成する工程及び請求項１から３のいずれかに記載
の高融点金属もしくは高融点金属シリサイド膜の形成方
法を行う工程により、半導体素子を製造することを特徴
とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18074591A JPH0529259A (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 高融点金属もしくは高融点金属シリサイド膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18074591A JPH0529259A (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 高融点金属もしくは高融点金属シリサイド膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0529259A true JPH0529259A (ja) | 1993-02-05 |
Family
ID=16088572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18074591A Pending JPH0529259A (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 高融点金属もしくは高融点金属シリサイド膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0529259A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999053537A1 (fr) * | 1998-04-10 | 1999-10-21 | Applied Materials Inc. | Procede servant a relacher les contraintes dans une pellicule de couverture en tungstene obtenue par depot chimique en phase vapeur |
| DE102004013707B4 (de) * | 2003-08-28 | 2016-05-25 | Cascade Microtech, Inc. | Vorrichtung zum Testen von Substraten |
-
1991
- 1991-07-22 JP JP18074591A patent/JPH0529259A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999053537A1 (fr) * | 1998-04-10 | 1999-10-21 | Applied Materials Inc. | Procede servant a relacher les contraintes dans une pellicule de couverture en tungstene obtenue par depot chimique en phase vapeur |
| US6339023B1 (en) | 1998-04-10 | 2002-01-15 | Applied Materials Inc. | Method of reducing stress in blanket tungsten film formed by chemical vapor deposition process |
| DE102004013707B4 (de) * | 2003-08-28 | 2016-05-25 | Cascade Microtech, Inc. | Vorrichtung zum Testen von Substraten |
| DE102004013707B9 (de) * | 2003-08-28 | 2016-06-23 | Cascade Microtech, Inc. | Vorrichtung zum Testen von Substraten |
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