JPH06177048A - 半導体素子の製造方法 - Google Patents
半導体素子の製造方法Info
- Publication number
- JPH06177048A JPH06177048A JP32913692A JP32913692A JPH06177048A JP H06177048 A JPH06177048 A JP H06177048A JP 32913692 A JP32913692 A JP 32913692A JP 32913692 A JP32913692 A JP 32913692A JP H06177048 A JPH06177048 A JP H06177048A
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- Japan
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- gas
- groove
- flow rate
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】基板上に形成された幅数μｍ以下の穴または溝
に十分な厚みの電極配線膜を形成する。 【構成】ＣＶＤの反応容器１と、金属ハロゲン化ガスの
ボンベ１０ａと、流量制御装置１１と還元ガスのボンベ
１０ｂからなり、流量制御装置１１は、ボンベ１０ｂか
らの還元ガスの流量をオンオフ制御し、間歇的に流す制
御回路をもち、金属ハロゲン化ガスを流した状態で還元
ガスを間歇的に流す。 【効果】基板上に形成された幅数μｍ以下の穴または溝
に十分な厚みのＷ等の電極配線膜を形成することができ
る。
に十分な厚みの電極配線膜を形成する。 【構成】ＣＶＤの反応容器１と、金属ハロゲン化ガスの
ボンベ１０ａと、流量制御装置１１と還元ガスのボンベ
１０ｂからなり、流量制御装置１１は、ボンベ１０ｂか
らの還元ガスの流量をオンオフ制御し、間歇的に流す制
御回路をもち、金属ハロゲン化ガスを流した状態で還元
ガスを間歇的に流す。 【効果】基板上に形成された幅数μｍ以下の穴または溝
に十分な厚みのＷ等の電極配線膜を形成することができ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子の製造方法
及び製造装置に係り、特に、遷移金属を用いた電極配線
の形成方法に関する。
及び製造装置に係り、特に、遷移金属を用いた電極配線
の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来からＷＦ6，ＭｏＦ6等の金属ハロゲ
ン化物とＨ2，ＳｉＨ4等の還元ガスとを用いて、Ｓｉ上
および金属上にＷ，Ｍｏを成長させる技術は広く知られ
ている。この技術に関しては、例えば、米国特許3,697,
343 号に述べられている。この技術において、従来は、
金属ハロゲン化物ガスと還元ガスとを同時に反応炉に流
して基板上に成膜を行っていた。
ン化物とＨ2，ＳｉＨ4等の還元ガスとを用いて、Ｓｉ上
および金属上にＷ，Ｍｏを成長させる技術は広く知られ
ている。この技術に関しては、例えば、米国特許3,697,
343 号に述べられている。この技術において、従来は、
金属ハロゲン化物ガスと還元ガスとを同時に反応炉に流
して基板上に成膜を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、基
板上に形成された幅数μｍ以下の穴または溝に、ＷＦ6
と還元ガスによりＷを析出させて膜を形成させた場合、
穴または溝内の膜の厚みが穴または溝の外の厚みに比べ
減少し、とくに底部の隅の膜厚が薄くなるため、断線が
発生し素子の信頼性が低下する問題点があった。
板上に形成された幅数μｍ以下の穴または溝に、ＷＦ6
と還元ガスによりＷを析出させて膜を形成させた場合、
穴または溝内の膜の厚みが穴または溝の外の厚みに比べ
減少し、とくに底部の隅の膜厚が薄くなるため、断線が
発生し素子の信頼性が低下する問題点があった。
【０００４】本発明の目的は、基板上に形成された幅数
μｍ以下の穴または溝に十分な厚みのＷ等の電極配線膜
を形成することにある。
μｍ以下の穴または溝に十分な厚みのＷ等の電極配線膜
を形成することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明はＨ2，ＳｉＨ4等の還元ガスを間歇的に基板
上に流して膜を形成させるようにした。
に、本発明はＨ2，ＳｉＨ4等の還元ガスを間歇的に基板
上に流して膜を形成させるようにした。
【０００６】
【作用】以下、金属ハロゲン化ガスはＷＦ6、還元ガス
はＳｉＨ4について説明するが、その他のガスでも作用
効果の多少の大小があるが本質的には同じである。ＷＦ
6とＳｉＨ4とからＷを析出させる反応式は次式で与えら
れる。
はＳｉＨ4について説明するが、その他のガスでも作用
効果の多少の大小があるが本質的には同じである。ＷＦ
6とＳｉＨ4とからＷを析出させる反応式は次式で与えら
れる。
【０００７】
【化１】 ＷＦ6＋２ＳｉＨ4→Ｗ＋２ＳｉＨＦ3＋３Ｈ2 …（化１） この反応では膜面での表面反応が支配的に行われる。
【０００８】従来の方法では、ＷＦ6とＳｉＨ4を同時に
基板表面に流す。この方法では、まずＷ膜上にＳｉＨ4
が付着するが、その付着係数は小さいため、基板上幅数
μｍ以下の溝内にも一様な厚みで付着する。付着したＳ
ｉＨ4の上にＷＦ6が飛来すると直ちに上記の反応が起こ
り、Ｗが析出する。ＷＦ6 の付着係数は非常に大きいた
め、溝内のＷＦ6 の付着量には大きな分布の差が現れ、
溝の入口では付くが、底の方に行くに従い付着量が減少
する。この付着係数が大きいと溝底の付着量が減少する
現象は、ジャーナル オブ エレクトロケミカルソサエ
ティ，１３６巻，１０号，１０月号，１９８９年，頁２
９８２−２９８６で明らかにされている。析出したＷの
上には、ＳｉＨ4が付着する。従って、溝の底に達する
ＷＦ6の量は外に比べて少なくなるため、結果として溝
内のＷの膜厚みが外に比べて薄くなる。
基板表面に流す。この方法では、まずＷ膜上にＳｉＨ4
が付着するが、その付着係数は小さいため、基板上幅数
μｍ以下の溝内にも一様な厚みで付着する。付着したＳ
ｉＨ4の上にＷＦ6が飛来すると直ちに上記の反応が起こ
り、Ｗが析出する。ＷＦ6 の付着係数は非常に大きいた
め、溝内のＷＦ6 の付着量には大きな分布の差が現れ、
溝の入口では付くが、底の方に行くに従い付着量が減少
する。この付着係数が大きいと溝底の付着量が減少する
現象は、ジャーナル オブ エレクトロケミカルソサエ
ティ，１３６巻，１０号，１０月号，１９８９年，頁２
９８２−２９８６で明らかにされている。析出したＷの
上には、ＳｉＨ4が付着する。従って、溝の底に達する
ＷＦ6の量は外に比べて少なくなるため、結果として溝
内のＷの膜厚みが外に比べて薄くなる。
【０００９】本発明によれば、ＳｉＨ4を間歇的に流す
ため、ＳｉＨ4を流すのを停止している時間、ＷＦ6が溝
底にも充満し、Ｗの析出が溝内全体で均等に起こる。溝
の入口では、既にＷＦ6が付着しているがＳｉＨ4が来な
いためＷが析出しない。したがって、溝内の膜厚は均一
になる。
ため、ＳｉＨ4を流すのを停止している時間、ＷＦ6が溝
底にも充満し、Ｗの析出が溝内全体で均等に起こる。溝
の入口では、既にＷＦ6が付着しているがＳｉＨ4が来な
いためＷが析出しない。したがって、溝内の膜厚は均一
になる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１及び図２によ
り説明する。図において、１は石英材からなる反応容器
であり、反応容器１の内部にはヒータ２，ヒータ２の上
にサセプタ３，サセプタ３の上にウエハ４（シリコン基
板）が配置されている。この加熱方式は、ヒータ２がサ
セプタ３を通じてウエハ４を所定温度まで加熱するよう
なコールドウォール式になっているが、ヒータを反応容
器の外部に置くホットウォール式、または、ヒータの代
わりにランプを用いるランプ加熱方式でも良い。反応容
器１には、ガス供給管５ａ，５ｂ，ガス排気管６が接続
されている。ガス排気管６には、真空ポンプを内蔵した
排気部７を接続し、反応容器１内の使用済ガスの排気及
び反応容器１内の真空圧力の設定を行っている。ガス供
給管５ａは、バルブ８ａ，マスフローコントローラ９ａ
を介して金属ハロゲン化ガス(ＷＦ6）のボンベ１０ａに
接続されている。ガス供給管５ｂには、流量制御装置１
１に接続されている。流量制御装置１１は、バルブ８
ｂ，マスフローコントローラ９ｂを介して還元ガス(Ｓ
ｉＨ4）のボンベ１０ｂと、バルブ８ｃ，マスフローコ
ントローラ９ｃを介して不活性ガス（Ｈｅ）のボンベ１
０ｃに接続されている。流量制御装置１１は、ボンベ１
０ｂからの還元ガス(ＳｉＨ4）の流量をオンオフ制御
し、間歇的に流す制御回路（図示せず）を有している。
また、ボンベ１０ｂからの還元ガス（ＳｉＨ4 と）ボン
ベ１０ｃの不活性ガス（Ｈｅ）流量を切り替える制御を
することもできる。図２に金属ハロゲン化ガス(ＷＦ6）
と還元ガス(ＳｉＨ4)の流量の時間変化を示す。流量変
化は周期的で、１周期のΔｔaの間のうち、Δｔb間還元
ガス(ＳｉＨ4）の供給を停止する。Δｔbの時間は、反
応容器１の大きさや温度によるが、例えば１ミリ秒から
１分の間の値である。
り説明する。図において、１は石英材からなる反応容器
であり、反応容器１の内部にはヒータ２，ヒータ２の上
にサセプタ３，サセプタ３の上にウエハ４（シリコン基
板）が配置されている。この加熱方式は、ヒータ２がサ
セプタ３を通じてウエハ４を所定温度まで加熱するよう
なコールドウォール式になっているが、ヒータを反応容
器の外部に置くホットウォール式、または、ヒータの代
わりにランプを用いるランプ加熱方式でも良い。反応容
器１には、ガス供給管５ａ，５ｂ，ガス排気管６が接続
されている。ガス排気管６には、真空ポンプを内蔵した
排気部７を接続し、反応容器１内の使用済ガスの排気及
び反応容器１内の真空圧力の設定を行っている。ガス供
給管５ａは、バルブ８ａ，マスフローコントローラ９ａ
を介して金属ハロゲン化ガス(ＷＦ6）のボンベ１０ａに
接続されている。ガス供給管５ｂには、流量制御装置１
１に接続されている。流量制御装置１１は、バルブ８
ｂ，マスフローコントローラ９ｂを介して還元ガス(Ｓ
ｉＨ4）のボンベ１０ｂと、バルブ８ｃ，マスフローコ
ントローラ９ｃを介して不活性ガス（Ｈｅ）のボンベ１
０ｃに接続されている。流量制御装置１１は、ボンベ１
０ｂからの還元ガス(ＳｉＨ4）の流量をオンオフ制御
し、間歇的に流す制御回路（図示せず）を有している。
また、ボンベ１０ｂからの還元ガス（ＳｉＨ4 と）ボン
ベ１０ｃの不活性ガス（Ｈｅ）流量を切り替える制御を
することもできる。図２に金属ハロゲン化ガス(ＷＦ6）
と還元ガス(ＳｉＨ4)の流量の時間変化を示す。流量変
化は周期的で、１周期のΔｔaの間のうち、Δｔb間還元
ガス(ＳｉＨ4）の供給を停止する。Δｔbの時間は、反
応容器１の大きさや温度によるが、例えば１ミリ秒から
１分の間の値である。
【００１１】この構成において、反応容器１内でヒータ
２により加熱されたウエハ４の上にボンベ１０ａとボン
ベ１０ｂから金属ハロゲン化ガス（ＷＦ6）と還元ガス
(ＳｉＨ4）を流すと、ウエハ４の上で表面反応が生
じ、ウエハ１上にＷの膜が形成される。従来のように同
時に両ガスを流した場合、基板上に設けられた１μｍ以
下の溝４ａの内では、図３のような溝底付近の膜１２の
厚みが減少し、不均一な膜厚分布となる。本発明のよう
に流量制御装置１１により、還元ガス(ＳiＨ4)の流量を
図２のように間歇的に流すようにすれば、図４のような
均一な膜１２が溝内に形成される。
２により加熱されたウエハ４の上にボンベ１０ａとボン
ベ１０ｂから金属ハロゲン化ガス（ＷＦ6）と還元ガス
(ＳｉＨ4）を流すと、ウエハ４の上で表面反応が生
じ、ウエハ１上にＷの膜が形成される。従来のように同
時に両ガスを流した場合、基板上に設けられた１μｍ以
下の溝４ａの内では、図３のような溝底付近の膜１２の
厚みが減少し、不均一な膜厚分布となる。本発明のよう
に流量制御装置１１により、還元ガス(ＳiＨ4)の流量を
図２のように間歇的に流すようにすれば、図４のような
均一な膜１２が溝内に形成される。
【００１２】反応容器１は、前述のような枚葉式ＣＶＤ
装置だけでなく、ウエハを多数（例えば１００枚）挿入
するバッチ式ＣＶＤ装置でも同様である。この場合、ウ
エハとウエハの間が狭いと従来方法では、ウエハ中心付
近で同様に金属ハロゲン化ガス(ＷＦ6）の濃度が減少す
るためウエハ内の膜厚分布では中心付近の膜厚が減少す
る。本発明のように間歇的に還元ガス(ＳｉＨ4）を流す
と金属ハロゲン化ガス(ＷＦ6）がウエハ中心付近まで行
き渡り、ウエハ内の膜厚分布が均一化する効果がある。
装置だけでなく、ウエハを多数（例えば１００枚）挿入
するバッチ式ＣＶＤ装置でも同様である。この場合、ウ
エハとウエハの間が狭いと従来方法では、ウエハ中心付
近で同様に金属ハロゲン化ガス(ＷＦ6）の濃度が減少す
るためウエハ内の膜厚分布では中心付近の膜厚が減少す
る。本発明のように間歇的に還元ガス(ＳｉＨ4）を流す
と金属ハロゲン化ガス(ＷＦ6）がウエハ中心付近まで行
き渡り、ウエハ内の膜厚分布が均一化する効果がある。
【００１３】また、本発明は、選択成長法においても同
様である。金属ハロゲン化ガス（ＷＦ6）の量を多くす
ると、Ｗの選択成長が起きる。ＳｉＨ4を多くすると、
シリサイドができるようになる。
様である。金属ハロゲン化ガス（ＷＦ6）の量を多くす
ると、Ｗの選択成長が起きる。ＳｉＨ4を多くすると、
シリサイドができるようになる。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、基板上に形成された幅
数μｍ以下の穴または溝に十分な厚みのＷ等の電極配線
膜を形成することができる。
数μｍ以下の穴または溝に十分な厚みのＷ等の電極配線
膜を形成することができる。
【図１】本発明の１実施例の装置の系統図。
【図２】供給ガスの流量変化例を示す説明図。
【図３】従来の装置による基板上の溝への膜形状の断面
図。
図。
【図４】本発明による膜形状の断面図。
１…反応容器、２…ヒータ、３…サセプタ、４…ウエハ
（シリコン基板）、５ａ，５ｂ…ガス供給管、６…ガス
排気管、７…排気部、８ａ，８ｂ，８ｃ…バルブ、９
ａ，９ｂ，９ｃ…マスフローコントローラ、１０ａ…金
属ハロゲン化ガス（ＷＦ6）のボンベ、１０ｂ…還元ガ
ス（ＳｉＨ4）のボンベ、１０ｃ…不活性ガス（Ｈｅ）
のボンベ、１１…流量制御装置。
（シリコン基板）、５ａ，５ｂ…ガス供給管、６…ガス
排気管、７…排気部、８ａ，８ｂ，８ｃ…バルブ、９
ａ，９ｂ，９ｃ…マスフローコントローラ、１０ａ…金
属ハロゲン化ガス（ＷＦ6）のボンベ、１０ｂ…還元ガ
ス（ＳｉＨ4）のボンベ、１０ｃ…不活性ガス（Ｈｅ）
のボンベ、１１…流量制御装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 一典 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 小林 伸好 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】基板上に、遷移金属を含む金属ハロゲン化
ガスと還元ガスにより前記遷移金属，金属シリサイド及
び金属チッ化物を析出させて膜を形成させる半導体素子
の製造方法において、前記金属ハロゲン化ガスを流した
状態で、前記還元ガスを間歇的に前記基板上に流して前
記膜を形成させることを特徴とする半導体素子の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32913692A JPH06177048A (ja) | 1992-12-09 | 1992-12-09 | 半導体素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32913692A JPH06177048A (ja) | 1992-12-09 | 1992-12-09 | 半導体素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06177048A true JPH06177048A (ja) | 1994-06-24 |
Family
ID=18218037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32913692A Pending JPH06177048A (ja) | 1992-12-09 | 1992-12-09 | 半導体素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06177048A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8187415B2 (en) | 2006-04-21 | 2012-05-29 | Applied Materials, Inc. | Plasma etch reactor with distribution of etch gases across a wafer surface and a polymer oxidizing gas in an independently fed center gas zone |
| US8231799B2 (en) * | 2006-04-28 | 2012-07-31 | Applied Materials, Inc. | Plasma reactor apparatus with multiple gas injection zones having time-changing separate configurable gas compositions for each zone |
| US9716005B1 (en) | 2016-03-18 | 2017-07-25 | Applied Materials, Inc. | Plasma poisoning to enable selective deposition |
-
1992
- 1992-12-09 JP JP32913692A patent/JPH06177048A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8187415B2 (en) | 2006-04-21 | 2012-05-29 | Applied Materials, Inc. | Plasma etch reactor with distribution of etch gases across a wafer surface and a polymer oxidizing gas in an independently fed center gas zone |
| US8231799B2 (en) * | 2006-04-28 | 2012-07-31 | Applied Materials, Inc. | Plasma reactor apparatus with multiple gas injection zones having time-changing separate configurable gas compositions for each zone |
| US9716005B1 (en) | 2016-03-18 | 2017-07-25 | Applied Materials, Inc. | Plasma poisoning to enable selective deposition |
| US9947539B2 (en) | 2016-03-18 | 2018-04-17 | Applied Materials, Inc. | Plasma poisoning to enable selective deposition |
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