JPH0577327B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0577327B2 JPH0577327B2 JP63062105A JP6210588A JPH0577327B2 JP H0577327 B2 JPH0577327 B2 JP H0577327B2 JP 63062105 A JP63062105 A JP 63062105A JP 6210588 A JP6210588 A JP 6210588A JP H0577327 B2 JPH0577327 B2 JP H0577327B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tungsten
- silicon
- layer
- hexafluoride
- refractory metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 45
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 43
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 43
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 43
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 43
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 43
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 claims description 25
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 21
- NXHILIPIEUBEPD-UHFFFAOYSA-H tungsten hexafluoride Chemical compound F[W](F)(F)(F)(F)F NXHILIPIEUBEPD-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 20
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 11
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 claims 7
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 claims 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 6
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 5
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 5
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N silicon tetrafluoride Chemical compound F[Si](F)(F)F ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- WSWMGHRLUYADNA-UHFFFAOYSA-N 7-nitro-1,2,3,4-tetrahydroquinoline Chemical compound C1CCNC2=CC([N+](=O)[O-])=CC=C21 WSWMGHRLUYADNA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002313 adhesive film Substances 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010420 art technique Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- PZPGRFITIJYNEJ-UHFFFAOYSA-N disilane Chemical compound [SiH3][SiH3] PZPGRFITIJYNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/06—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material
- C23C16/08—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material from metal halides
- C23C16/14—Deposition of only one other metal element
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
Ａ 産業上の利用分野
この発明は、一般に基板上への導電性皮膜の付
着に関するもので、具体的には、半導体表面上に
比較的厚い耐火金属皮膜を形成させる化学蒸着法
に関するものである。
着に関するもので、具体的には、半導体表面上に
比較的厚い耐火金属皮膜を形成させる化学蒸着法
に関するものである。
Ｂ 従来技術
VLSI技術開発において、半導体チツプ上に存
在するマイクロエレクトロニクス・デバイスの寸
法を縮小し、これにより動作速度を増大する努力
が絶えず行なわれている。マイクロエレクトロニ
クス業界では、タングステン、モリブデン等の耐
火金属を、導電性皮膜として使用するための研究
が行なわれている。しかし、現在の付着技術に
は、いくつかの欠点がある。
在するマイクロエレクトロニクス・デバイスの寸
法を縮小し、これにより動作速度を増大する努力
が絶えず行なわれている。マイクロエレクトロニ
クス業界では、タングステン、モリブデン等の耐
火金属を、導電性皮膜として使用するための研究
が行なわれている。しかし、現在の付着技術に
は、いくつかの欠点がある。
VLSIに用いられる耐火金属は、一般に、スパ
ツタリング、蒸着、および化学蒸着の３つの方法
のうちの１つにより付着させる。スパツタリング
または蒸着法の主要な利点は、反応生成物が揮発
性のものだけでなく、ほとんどの金属に適用でき
ることである。しかしスパツタリングや蒸着は、
複雑で高価な装置を必要とすることが多く、ウエ
ーハの表面構造の起状がはげしい場合には、被覆
が不均一になりがちである。
ツタリング、蒸着、および化学蒸着の３つの方法
のうちの１つにより付着させる。スパツタリング
または蒸着法の主要な利点は、反応生成物が揮発
性のものだけでなく、ほとんどの金属に適用でき
ることである。しかしスパツタリングや蒸着は、
複雑で高価な装置を必要とすることが多く、ウエ
ーハの表面構造の起状がはげしい場合には、被覆
が不均一になりがちである。
耐火金属の化学蒸着（CVD）には、スパツタ
リングや蒸着よりすぐれたいくつかの特徴があ
る。耐火金属のCVDは、他の方法に比べて被覆
が良好で、装置の複雑性が低く、付着する被覆の
純度が高い。また用途によつては、選択的CVD
で、フオトリソグラフイのステツプを追加する必
要がない。選択的化学蒸着法は、耐火金属または
他の金属を、ある種の化学反応性を有する領域に
のみに付着させる方法である。たとえば、六フツ
化タングステンは、シリコンまたは多結晶シリコ
ン・ゲートとは反応するが、周囲の二酸化シリコ
ン絶縁領域とは反応しない。
リングや蒸着よりすぐれたいくつかの特徴があ
る。耐火金属のCVDは、他の方法に比べて被覆
が良好で、装置の複雑性が低く、付着する被覆の
純度が高い。また用途によつては、選択的CVD
で、フオトリソグラフイのステツプを追加する必
要がない。選択的化学蒸着法は、耐火金属または
他の金属を、ある種の化学反応性を有する領域に
のみに付着させる方法である。たとえば、六フツ
化タングステンは、シリコンまたは多結晶シリコ
ン・ゲートとは反応するが、周囲の二酸化シリコ
ン絶縁領域とは反応しない。
しかし、過去にCVD法で形成させたタングス
テン皮膜には、多くの制限があつた。次式のよう
に、六フツ化タングステンの水素還元により副生
成物としてフツ化水素酸を生成する。
テン皮膜には、多くの制限があつた。次式のよう
に、六フツ化タングステンの水素還元により副生
成物としてフツ化水素酸を生成する。
3H2＋WF6→Ｗ＋6HF (1)
これは、HFが多結晶シリコン・ゲートの周囲
の二酸化シリコン領域をエツチングして、デバイ
スを破壊する可能性があるため好ましくない。こ
の方法で形成した皮膜の厚みは、最良の状態で再
現することが難しく、皮膜表面がでこぼこになる
ことが多い。水素還元法で形成したタングステン
皮膜は、高度の応力を受けるため、皮膜が基板か
らはく離することがある。この方法では、付着速
度は比較的遅く、400℃未満の温度では、タング
ステンは毎分30ないし50Åしか付着しない。付着
速度が遅いことは、厚い皮膜が必要な場合に不利
である。また、1000Åのタングステンを付着させ
た後は、選択性がなくなり、タングステンが、二
酸化シリコンや他の周囲領域にも付着するように
なる。
の二酸化シリコン領域をエツチングして、デバイ
スを破壊する可能性があるため好ましくない。こ
の方法で形成した皮膜の厚みは、最良の状態で再
現することが難しく、皮膜表面がでこぼこになる
ことが多い。水素還元法で形成したタングステン
皮膜は、高度の応力を受けるため、皮膜が基板か
らはく離することがある。この方法では、付着速
度は比較的遅く、400℃未満の温度では、タング
ステンは毎分30ないし50Åしか付着しない。付着
速度が遅いことは、厚い皮膜が必要な場合に不利
である。また、1000Åのタングステンを付着させ
た後は、選択性がなくなり、タングステンが、二
酸化シリコンや他の周囲領域にも付着するように
なる。
タングステン皮膜は、次式のように、六フツ化
タングステンのシリコン還元によつても形成され
てきた。
タングステンのシリコン還元によつても形成され
てきた。
2WF6＋3Si→2W＋3SiF4 (2)
この反応の副生成物は、四フツ化シリコンで、
これは揮発性であるが、通常半導体材料とは反応
しない。また、付着速度は水素還元法よりはるか
に速く、タングステンが毎分500ないし600Å付着
する。しかし、この反応は２つの重要な欠点があ
る。第１に、水素還元と同様に、この方法で形成
した皮膜は高度の応力を受ける。シリコン原子が
WF6によりタングステンと置換されると、タン
グステン原子のほうが大きいため、皮膜内に応力
を生じる。第２に、シリコン還元法では反応を起
こすためのシリコンが必要である。タングステン
が付着するにつれて、下の領域からのシリコンの
量が次第に減少する。これによつて反応は自己制
限的となり、通常300ないし400Åの皮膜しか付着
しない。従来技術の１つは、アルゴン・プラズマ
処理を用いて、シリコン上にタングステンの付着
のための該形成サイトを増加させ、これにより、
利用できるシリコン量を増加させる方法を開示し
ている。しかし、この方法でも、シリコン還元法
で形成される皮膜の厚みが約1000Åに増加するに
過ぎない。この厚みより厚くするには、他のタン
グステン付着法が必要である。
これは揮発性であるが、通常半導体材料とは反応
しない。また、付着速度は水素還元法よりはるか
に速く、タングステンが毎分500ないし600Å付着
する。しかし、この反応は２つの重要な欠点があ
る。第１に、水素還元と同様に、この方法で形成
した皮膜は高度の応力を受ける。シリコン原子が
WF6によりタングステンと置換されると、タン
グステン原子のほうが大きいため、皮膜内に応力
を生じる。第２に、シリコン還元法では反応を起
こすためのシリコンが必要である。タングステン
が付着するにつれて、下の領域からのシリコンの
量が次第に減少する。これによつて反応は自己制
限的となり、通常300ないし400Åの皮膜しか付着
しない。従来技術の１つは、アルゴン・プラズマ
処理を用いて、シリコン上にタングステンの付着
のための該形成サイトを増加させ、これにより、
利用できるシリコン量を増加させる方法を開示し
ている。しかし、この方法でも、シリコン還元法
で形成される皮膜の厚みが約1000Åに増加するに
過ぎない。この厚みより厚くするには、他のタン
グステン付着法が必要である。
Ｃ 発明が解決しようとする問題点
この方法の目的は、改善された方式で、半導体
表面上に耐火金属層を付着させることにある。
表面上に耐火金属層を付着させることにある。
この発明の他の目的は、付着させた耐火金属が
平滑で、応力が低く、したがつてはく難し難くな
るようにすることにある。
平滑で、応力が低く、したがつてはく難し難くな
るようにすることにある。
この発明の他の目的は、耐火金属の付着を比較
的高速で行なうことにある。
的高速で行なうことにある。
この発明の他の目的は、付着させる耐火金属の
厚みが、基板上で利用できるシリコンの量によつ
て制限を受けないようにすることにある。
厚みが、基板上で利用できるシリコンの量によつ
て制限を受けないようにすることにある。
Ｄ 問題点を解決するための手段
この発明は、400℃未満の温度で、従来のCVD
の３倍ないし４倍の速度で、低応力のブランケツ
ト・タングステン皮膜を付着させる方法を提供す
る。この方法の第１のステツプでは、シリコン基
板を設ける。第２のステツプでは、六フツ化タン
グステンをシリコン基板上を通過させて、揮発性
の四フツ化シリコンと、タングステンの自己制限
層を形成させる。この方法の第３のステツプで
は、シランまたはジシランを高周波電力により分
解してシリコンを生成させ、同時にプラズマを燃
焼させる。非晶質のシリコン（Si：Ｈ）層が形成
される。次にこの層を、シリコン上に六フツ化タ
ングステンを通過させる第２のステツプを繰り返
してタングステンで置換する。シリコンをすべて
確実にタングステンに変換させるために、シリコ
ン層の厚みは自己制限厚み未満に制限される。非
晶質のシリコン層をプラズマ付着させる第３のス
テツプと、このシリコンを六フツ化タングステン
に露出する第２のステツプを、必要な厚みに達す
るまで、繰り返し行なう。
の３倍ないし４倍の速度で、低応力のブランケツ
ト・タングステン皮膜を付着させる方法を提供す
る。この方法の第１のステツプでは、シリコン基
板を設ける。第２のステツプでは、六フツ化タン
グステンをシリコン基板上を通過させて、揮発性
の四フツ化シリコンと、タングステンの自己制限
層を形成させる。この方法の第３のステツプで
は、シランまたはジシランを高周波電力により分
解してシリコンを生成させ、同時にプラズマを燃
焼させる。非晶質のシリコン（Si：Ｈ）層が形成
される。次にこの層を、シリコン上に六フツ化タ
ングステンを通過させる第２のステツプを繰り返
してタングステンで置換する。シリコンをすべて
確実にタングステンに変換させるために、シリコ
ン層の厚みは自己制限厚み未満に制限される。非
晶質のシリコン層をプラズマ付着させる第３のス
テツプと、このシリコンを六フツ化タングステン
に露出する第２のステツプを、必要な厚みに達す
るまで、繰り返し行なう。
Ｅ 実施例
次に、この発明の好ましい実施例について説明
する。この発明によれば、耐火金属を付着させる
のに、３つの主要な工程がある。第１はシリコン
の初期領域を設けること、第２はこの領域を、耐
火金属の六フツ化物、たとえば六フツ化タングス
テンに露出させて、シリコンの一部分をタングス
テンで置換すること、第３は第２のシリコン層を
プラズマ付着させることである。このシリコン層
は、反応が自己制限的になる厚みより厚みを薄く
する。露出工程およびプラズマ付着工程は、必要
な金属層の厚みが得られるまで繰り返して行な
う。
する。この発明によれば、耐火金属を付着させる
のに、３つの主要な工程がある。第１はシリコン
の初期領域を設けること、第２はこの領域を、耐
火金属の六フツ化物、たとえば六フツ化タングス
テンに露出させて、シリコンの一部分をタングス
テンで置換すること、第３は第２のシリコン層を
プラズマ付着させることである。このシリコン層
は、反応が自己制限的になる厚みより厚みを薄く
する。露出工程およびプラズマ付着工程は、必要
な金属層の厚みが得られるまで繰り返して行な
う。
初期シリコン領域を形成するには、少なくとも
３つの方法がある。第１は、シリコン・ウエーハ
全体に均一なタングステンの層が必要な場合で、
裸のシリコン・ウエーハを反応室中に置く。第２
は、最も普通の場合で、前処理の結果、シリコン
基板にすでにパターン付けた領域があり、これら
の領域の一部はシリコンであり、一部は絶縁体の
表面である。耐火金属の六フツ化物と反応するシ
リコンが無い領域、たとえば二酸化シリコン絶縁
領域またはガリウム砒素デバイス上面に、タング
ステンを付着させる必要がある場合は、パターン
を付けたシリコンを、プラズマまたはスパツタ付
着法により、基板上に付着させることができる。
３つの方法がある。第１は、シリコン・ウエーハ
全体に均一なタングステンの層が必要な場合で、
裸のシリコン・ウエーハを反応室中に置く。第２
は、最も普通の場合で、前処理の結果、シリコン
基板にすでにパターン付けた領域があり、これら
の領域の一部はシリコンであり、一部は絶縁体の
表面である。耐火金属の六フツ化物と反応するシ
リコンが無い領域、たとえば二酸化シリコン絶縁
領域またはガリウム砒素デバイス上面に、タング
ステンを付着させる必要がある場合は、パターン
を付けたシリコンを、プラズマまたはスパツタ付
着法により、基板上に付着させることができる。
この領域を六フツ化タングステンなど耐火金属
の六フツ化物に露出させる第２のステツプは、本
出願人に譲渡された米国特許第4617087号明細書
に開示されているような周知の方法で行なう。数
オングストロームのタングステンが形成される
と、次の反応は、反応剤WF6によつて進行し、
WF6は付着したタングステン中を通過してシリ
コンへ拡散し、化学反応を起こしてタングステン
とフツ化シリコンを生成する。皮膜がある厚みに
なると、タングステンは反応がさらに進むのを防
止する拡散バリアとして作用する。表面を前処理
しない場合は、自己制限皮膜厚みは300ないし400
Åであることがわかつている。
の六フツ化物に露出させる第２のステツプは、本
出願人に譲渡された米国特許第4617087号明細書
に開示されているような周知の方法で行なう。数
オングストロームのタングステンが形成される
と、次の反応は、反応剤WF6によつて進行し、
WF6は付着したタングステン中を通過してシリ
コンへ拡散し、化学反応を起こしてタングステン
とフツ化シリコンを生成する。皮膜がある厚みに
なると、タングステンは反応がさらに進むのを防
止する拡散バリアとして作用する。表面を前処理
しない場合は、自己制限皮膜厚みは300ないし400
Åであることがわかつている。
シリコンを六フツ化タングステンに露出して、
タングステンで置換すると、シリコン原子よりタ
ングステン原子のほうが大きいため、皮膜内に応
力が生じる。皮膜の応力が高くなると、基板から
タングステンがはく離することが多い。プラズマ
によるシリコンの付着は、応力を緩和する１つの
手段であることが判明している。プラズマ付着に
より、タングステン上にシリコン層を付着させる
と、タングステン皮膜にシリコンが衝突するた
め、皮膜の応力が緩和され、事実上応力が除去さ
れる。
タングステンで置換すると、シリコン原子よりタ
ングステン原子のほうが大きいため、皮膜内に応
力が生じる。皮膜の応力が高くなると、基板から
タングステンがはく離することが多い。プラズマ
によるシリコンの付着は、応力を緩和する１つの
手段であることが判明している。プラズマ付着に
より、タングステン上にシリコン層を付着させる
と、タングステン皮膜にシリコンが衝突するた
め、皮膜の応力が緩和され、事実上応力が除去さ
れる。
この発明の１実施例では、前もつてパターンを
付けたシリコン基板を、通常のCVD反応器中で、
360℃で、200ミリトルの六フツ化タングステン
15sccmに２分間露出する。これにより、自己制
限厚み300ないし400Åのタングステン皮膜が形成
される。
付けたシリコン基板を、通常のCVD反応器中で、
360℃で、200ミリトルの六フツ化タングステン
15sccmに２分間露出する。これにより、自己制
限厚み300ないし400Åのタングステン皮膜が形成
される。
六フツ化タングステンの流量を０にした後、シ
ランの高周波プラズマ分解により、非晶質シリコ
ンを付着させる。200ミリトル、360℃で400sccm
のシランの流量を、200Wの高周波プラズマ中で
60〜120秒間維持する。付着するシリコンの全量
は、自己制限厚み未満に制限して、後の処理でシ
リコンがすべて確実にタングステンで置換される
ようにする。
ランの高周波プラズマ分解により、非晶質シリコ
ンを付着させる。200ミリトル、360℃で400sccm
のシランの流量を、200Wの高周波プラズマ中で
60〜120秒間維持する。付着するシリコンの全量
は、自己制限厚み未満に制限して、後の処理でシ
リコンがすべて確実にタングステンで置換される
ようにする。
次に、非晶質のシリコンを200ミリトル、360℃
の六フツ化タングステンに240〜360秒間露出し
て、タングステンで置換する。
の六フツ化タングステンに240〜360秒間露出し
て、タングステンで置換する。
プラズマによる非晶質シリコンの付着と、この
シリコンの六フツ化タングステンへの露出を、タ
ングステンが必要な厚みに達するまで繰り返す。
シリコンの六フツ化タングステンへの露出を、タ
ングステンが必要な厚みに達するまで繰り返す。
次にタングステンを、従来のフオトリソグラフ
イおよび乾式エツチングにより、必要な形状にパ
ターン付けする。
イおよび乾式エツチングにより、必要な形状にパ
ターン付けする。
上記の実施例では、六フツ化タングステンの流
量を200ミリトルで15sccmとした。しかし、この
発明では、六フツ化タングステンの流量を、150
ないし250ミリトルで、15sccmないし30sccmの
範囲とすることができる。反応室温度は、315な
いし400℃、六フツ化タングステンへの露出時間
は200ないし300秒の範囲とすることができる。
量を200ミリトルで15sccmとした。しかし、この
発明では、六フツ化タングステンの流量を、150
ないし250ミリトルで、15sccmないし30sccmの
範囲とすることができる。反応室温度は、315な
いし400℃、六フツ化タングステンへの露出時間
は200ないし300秒の範囲とすることができる。
同様に、この発明では、シランの流量は150〜
250ミリトルで、200ないし600sccmの間にとるこ
とができる。良好な温度範囲は、315ないし400℃
である。厚み2000Åの密着皮膜を形成させるため
の総付着時間は、600ないし800秒である。
250ミリトルで、200ないし600sccmの間にとるこ
とができる。良好な温度範囲は、315ないし400℃
である。厚み2000Åの密着皮膜を形成させるため
の総付着時間は、600ないし800秒である。
これらの操作条件は、最適でない結果が許容さ
れる場合には変えることができ、また、他の
CVD反応器を使用する場合には、かなり変わつ
てくる。
れる場合には変えることができ、また、他の
CVD反応器を使用する場合には、かなり変わつ
てくる。
この発明は、特にFETゲート構造に適する。
タングステンが、ゲート領域上の多結晶シリコン
と置換して、低抵抗のオーミツク接点を形成す
る。
タングステンが、ゲート領域上の多結晶シリコン
と置換して、低抵抗のオーミツク接点を形成す
る。
この方法は本発明的低温で行われるため、ガリ
ウム砒素デバイスにも容易に適用できる。金属ケ
イ化物のように、他の点ではゲート構造に適した
材料は、必要な低抵抗を得るには、高温のアニー
リングを必要とする。一般に高温はガリウム砒素
技術には適さない。ガリウム砒素ウエーハ上には
シリコンが無いため、この発明の原理に基づい
て、シリコンの初期層を、好ましくはプラズマを
用いて付着させ、ガリウム砒素のタングステンの
ゲートを形成させる。
ウム砒素デバイスにも容易に適用できる。金属ケ
イ化物のように、他の点ではゲート構造に適した
材料は、必要な低抵抗を得るには、高温のアニー
リングを必要とする。一般に高温はガリウム砒素
技術には適さない。ガリウム砒素ウエーハ上には
シリコンが無いため、この発明の原理に基づい
て、シリコンの初期層を、好ましくはプラズマを
用いて付着させ、ガリウム砒素のタングステンの
ゲートを形成させる。
上記の説明は、タングステンの付着に関するも
のであるが、モリブデン等、他の耐火金属も同様
の方法で付着させることができる。すなわち、六
フツ化タングステンの代わりに六フツ化モリブデ
ンを使用すればよい。他の耐火金属についての実
験は行なわなかつたが、従来技術の結果から、タ
ングステンと同様の結果が得られることは明らか
である。他の耐火金属（または他の一般金属）
も、CVD法により、気状の耐火金属化合物のシ
リコン還元により、シリコン上に付着させること
ができる。
のであるが、モリブデン等、他の耐火金属も同様
の方法で付着させることができる。すなわち、六
フツ化タングステンの代わりに六フツ化モリブデ
ンを使用すればよい。他の耐火金属についての実
験は行なわなかつたが、従来技術の結果から、タ
ングステンと同様の結果が得られることは明らか
である。他の耐火金属（または他の一般金属）
も、CVD法により、気状の耐火金属化合物のシ
リコン還元により、シリコン上に付着させること
ができる。
Ｆ 発明の効果
上述のごとく、この発明によれば、平滑で、応
力が低く、はく離しにくい耐火金属層が与えられ
る。
力が低く、はく離しにくい耐火金属層が与えられ
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ (a) 基板上にシリコン材料の領域を設け、 (b) 上記シリコン材料の領域を、気相の６フツ化
耐火金属にさらすことにより上記シリコン材料
の少なくとも表面を該耐火金属に変換し、 (c) 上記耐火金属上にプラズマ付着により、シリ
コンの上記耐火金属への変換が自己制限的とな
るよりも小さい厚さをもつシリコン材料の層を
付着し、 (d) 上記シリコン材料の層を上記気相の６フツ化
耐火金属にさらすことにより上記シリコン材料
を上記耐火金属に変換する工程を有する、 基板上に低応力耐火金属層を形成する方法。 ２ (a) シリコン材料の領域を設け、 (b) 上記シリコン材料の領域を６フツ化タングス
テンにさらすことにより、上記領域の少なくと
も表面をタングステン層に変換し、 (c) 上記タングステン層上に、シリコンのタング
ステンへの変換が自己制限的となるよりも小さ
い厚さをもつアモルフアス・シリコン層をプラ
ズマ付着し、 (d) 上記アモルフアス・シリコン層を６フツ化タ
ングステンにさらすことにより上記アモルフア
ス・シリコン層をタングステンに変換する工程
を有する、 低応力微細粒タングステン皮膜の形成方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/044,262 US4751101A (en) | 1987-04-30 | 1987-04-30 | Low stress tungsten films by silicon reduction of WF6 |
| US44262 | 1987-04-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63275114A JPS63275114A (ja) | 1988-11-11 |
| JPH0577327B2 true JPH0577327B2 (ja) | 1993-10-26 |
Family
ID=21931388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63062105A Granted JPS63275114A (ja) | 1987-04-30 | 1988-03-17 | 基板上に低応力耐火金属層を形成する方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4751101A (ja) |
| EP (1) | EP0288754B1 (ja) |
| JP (1) | JPS63275114A (ja) |
| DE (1) | DE3868967D1 (ja) |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4985371A (en) * | 1988-12-09 | 1991-01-15 | At&T Bell Laboratories | Process for making integrated-circuit device metallization |
| GB2233494A (en) * | 1989-06-26 | 1991-01-09 | Philips Nv | Providing an electrode on a semiconductor device |
| US5021363A (en) * | 1989-09-07 | 1991-06-04 | Laboratories Incorporated | Method of selectively producing conductive members on a semiconductor surface |
| JP3194971B2 (ja) * | 1990-01-08 | 2001-08-06 | エルエスアイ ロジック コーポレーション | Ｃｖｄチャンバに導入されるプロセスガスをｃｖｄチャンバへの導入前に濾過するための装置 |
| US5180432A (en) * | 1990-01-08 | 1993-01-19 | Lsi Logic Corporation | Apparatus for conducting a refractory metal deposition process |
| FR2663043B1 (fr) * | 1990-06-12 | 1994-01-07 | Centre Nal Recherc Scientifique | Procede de depot de couches minces de metaux refractaires. |
| KR100209856B1 (ko) * | 1990-08-31 | 1999-07-15 | 가나이 쓰도무 | 반도체장치의 제조방법 |
| EP0486927A1 (en) * | 1990-11-20 | 1992-05-27 | Air Products And Chemicals, Inc. | Deposition of tungsten films from mixtures of tungsten hexafluoride, organohydrosilanes and hydrogen |
| DE4113085A1 (de) * | 1991-04-22 | 1992-10-29 | Philips Patentverwaltung | Verfahren zur herstellung eines gluehkathodenelements |
| US5227336A (en) * | 1991-12-27 | 1993-07-13 | Small Power Communication Systems Research Laboratories Co., Ltd. | Tungsten chemical vapor deposition method |
| JP2737764B2 (ja) * | 1995-03-03 | 1998-04-08 | 日本電気株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
| KR970072057A (ko) * | 1996-04-04 | 1997-11-07 | 윌리엄 비. 켐플러 | 반도체 제조 공정시 입자 성장을 제어하는 방법 |
| US6297152B1 (en) | 1996-12-12 | 2001-10-02 | Applied Materials, Inc. | CVD process for DCS-based tungsten silicide |
| US6335280B1 (en) | 1997-01-13 | 2002-01-01 | Asm America, Inc. | Tungsten silicide deposition process |
| US6872429B1 (en) * | 1997-06-30 | 2005-03-29 | Applied Materials, Inc. | Deposition of tungsten nitride using plasma pretreatment in a chemical vapor deposition chamber |
| US6121140A (en) * | 1997-10-09 | 2000-09-19 | Tokyo Electron Limited | Method of improving surface morphology and reducing resistivity of chemical vapor deposition-metal films |
| US6271129B1 (en) | 1997-12-03 | 2001-08-07 | Applied Materials, Inc. | Method for forming a gap filling refractory metal layer having reduced stress |
| US6143362A (en) * | 1998-02-25 | 2000-11-07 | Micron Technology, Inc. | Chemical vapor deposition of titanium |
| US6284316B1 (en) | 1998-02-25 | 2001-09-04 | Micron Technology, Inc. | Chemical vapor deposition of titanium |
| US20020081845A1 (en) * | 2000-12-27 | 2002-06-27 | Novellus Systems, Inc. | Method for the formation of diffusion barrier |
| JP6583064B2 (ja) * | 2016-03-09 | 2019-10-02 | 東京エレクトロン株式会社 | マスク構造体の形成方法及び成膜装置 |
| WO2020091961A1 (en) * | 2018-10-29 | 2020-05-07 | Applied Materials, Inc. | Linerless continuous amorphous metal films |
| US11315877B2 (en) | 2020-03-12 | 2022-04-26 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming microelectronic devices, and related microelectronic devices, memory devices, and electronic systems |
| US11393756B2 (en) | 2020-03-16 | 2022-07-19 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming microelectronic devices, and related microelectronic devices, memory devices, and electronic systems |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3697342A (en) * | 1970-12-16 | 1972-10-10 | Ibm | Method of selective chemical vapor deposition |
| GB1399163A (en) * | 1972-11-08 | 1975-06-25 | Ferranti Ltd | Methods of manufacturing semiconductor devices |
| US4106051A (en) * | 1972-11-08 | 1978-08-08 | Ferranti Limited | Semiconductor devices |
| JPS57186321A (en) * | 1981-05-12 | 1982-11-16 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | Producing method for amorphous silicon film |
| US4565157A (en) * | 1983-03-29 | 1986-01-21 | Genus, Inc. | Method and apparatus for deposition of tungsten silicides |
| US4540607A (en) * | 1983-08-08 | 1985-09-10 | Gould, Inc. | Selective LPCVD tungsten deposition by the silicon reduction method |
| US4532702A (en) * | 1983-11-04 | 1985-08-06 | Westinghouse Electric Corp. | Method of forming conductive interconnection between vertically spaced levels in VLSI devices |
| DE3580192D1 (de) * | 1984-06-02 | 1990-11-29 | Fujitsu Ltd | Verfahren zum herstellen eines kontaktes fuer eine halbleiteranordnung. |
| US4584207A (en) * | 1984-09-24 | 1986-04-22 | General Electric Company | Method for nucleating and growing tungsten films |
| US4552783A (en) * | 1984-11-05 | 1985-11-12 | General Electric Company | Enhancing the selectivity of tungsten deposition on conductor and semiconductor surfaces |
| US4617087A (en) * | 1985-09-27 | 1986-10-14 | International Business Machines Corporation | Method for differential selective deposition of metal for fabricating metal contacts in integrated semiconductor circuits |
-
1987
- 1987-04-30 US US07/044,262 patent/US4751101A/en not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-03-17 JP JP63062105A patent/JPS63275114A/ja active Granted
- 1988-03-25 EP EP88104843A patent/EP0288754B1/en not_active Expired
- 1988-03-25 DE DE8888104843T patent/DE3868967D1/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0288754A2 (en) | 1988-11-02 |
| EP0288754B1 (en) | 1992-03-11 |
| US4751101A (en) | 1988-06-14 |
| EP0288754A3 (en) | 1989-02-08 |
| DE3868967D1 (de) | 1992-04-16 |
| JPS63275114A (ja) | 1988-11-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0577327B2 (ja) | ||
| US4540607A (en) | Selective LPCVD tungsten deposition by the silicon reduction method | |
| US4617087A (en) | Method for differential selective deposition of metal for fabricating metal contacts in integrated semiconductor circuits | |
| KR0172772B1 (ko) | 반도체 장치의 확산장벽용 산화루테늄막 형성 방법 | |
| US5232871A (en) | Method for forming a titanium nitride barrier layer | |
| US4977106A (en) | Tin chemical vapor deposition using TiCl4 and SiH4 | |
| US7186638B2 (en) | Passivation processes for use with metallization techniques | |
| US6100188A (en) | Stable and low resistance metal/barrier/silicon stack structure and related process for manufacturing | |
| JPH05226269A (ja) | 半導体ウエーハにチタンケイ化物を蒸着させるための化学蒸着技術 | |
| JP3129232B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| WO1998028783A1 (en) | Method of nucleation used in semiconductor devices | |
| Lee et al. | The preparation, characterization and application of plasma-enhanced chemically vapour deposited silicon nitride films deposited at low temperatures | |
| JPH06283453A (ja) | 半導体装置製造方法 | |
| JPS6248752B2 (ja) | ||
| US7125809B1 (en) | Method and material for removing etch residue from high aspect ratio contact surfaces | |
| JPH07114203B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH04100221A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH02177427A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| KR0161889B1 (ko) | 반도체장치의 배선 형성방법 | |
| JPH04294532A (ja) | タングステンシリサイド膜の形成方法 | |
| JPS61128521A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH06120355A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| KR920010123B1 (ko) | 금속 배선막 형성방법 | |
| RU1389603C (ru) | Способ создани металлизации интегральных схем | |
| KR950005258B1 (ko) | 블랭킷 cvd 텅스텐 형성방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |