JPS60200966A - 複合被膜 - Google Patents
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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
この発明は低圧化学蒸気沈積（ＣＤＶ）により、半導体
ウェーハ上にタングステン及びシリコンの錯体を沈積す
ることに関する。
ウェーハ上にタングステン及びシリコンの錯体を沈積す
ることに関する。
集積回路の装置の形状の縮小が進むにつれて、改良され
た微小回路製造技術並びに材料に対する要望が強くなっ
ている。現在利用し得る処理方法は１乃至１５マイクロ
メータという小さい寸法を限定することが出来るが、更
に小さい形状が望まれている。然し、乾式食刻及び製版
技術の改良により、高密度のＶＬＳ Ｉ回路の寸法は、
この探求に対する主要な障害が既に明らかになる様な点
までに至っている。 例えば多結晶シリコン（ポリＳｉ）を使うこと、即ちＴ
−８Ｉ−ＭＯ３装置で現在使われている最も普通のゲ−
１・電極及び層間接続材料を使うことは、重要な問題で
ある。ボＪＳｉは良好な酸化特性、高い温度に於ける機
械的な安定性、すぐれたステップ°カバリッジ及び接着
力という様な多くの望ましい性質を持っているが、抵抗
値が比較的大きいという大きな欠点がある。大抵の用途
では、著しくドープしたポ＋Ｊ Ｓ ｉの５．０００人
層の典型的なシート抵抗である２０乃至３０オーム／ス
クエアのシート抵抗は回路の設計に於ける大きな制約と
はならない。然し、ＶＬＳＩの設計にとっては、こうい
う大きさの抵抗値は大きな制約となる。これは、大形の
ＶＬＳＩ回路は長くて細い線を必要とし、その結果、Ｒ
Ｃ時間の制約が許容し難ないものになり、こうして形状
を非常に縮小した時の高速性能が制限されるからである
。その結果、ＭＯ８回路の設計が更に改良されるかどう
かは、更に進歩した相互接続技術が開発されるかどうか
にか５っていると思われる。 ポリＳｉの相互接続部に代わるものとして、耐火金属及
び耐火金属珪化物が魅力のある候補と思われ、最近研究
が進められている。耐火金属、例えばタングステンは、
典型的にはポリＳ１よりもバルク抵抗値が小さいが、一
般的に酸化特性がよくなく、半導体業界で普通に使われ
る洗滌剤である過酸化水素／硫酸中で容易に食刻される
。更に、焼鈍後の接着力が不良であり、２酸化シリコン
上では特にそうである。この為、現在では、限られた範
囲でしか受入れられていない。他方、耐火金属珪化物は
、耐火金属自体よりもバルク比抵抗は一層大きいが、一
般的にすぐれた酸化抵抗を持ち、ＩＣウェーハ処理と合
う様にするその他の性質をも持っている。例えば珪化物
はＩＣウェーハ処理温度に於ける安定性があり、良好な
接着力、良好な化学抵抗及び良好な乾式食刻特性を持っ
ている。 こういう珪化物を形成する為の幾つかの方式が使われて
いるが、何れもかなりの問題がある。共同蒸着は限界的
なステップ・カバリッジ及び焼鈍中のかなりの収縮を持
つ被膜を作る傾向がある。 後者は接着力の問題−を招く。共同スパッタリングした
被膜は、ステップ・カバリッジがよ（なるが、被膜にか
なりの景のアルゴンが含まれ、焼鈍中もかなりの収縮が
ある。圧成した珪化物ターゲットからスパッタリングし
た被膜は収縮を最小限に抑えると思われるが、酸素、炭
素及びアルゴンの汚染により一般的に被膜はバルク比抵
抗が大きいという様に性質が劣る。 成るＣＶＤ装置が限られた範囲で成功を収めたが、報告
された化合物は粗い面を持っていて、柱状の構造、結合
された構造又はモジュール形の構造であるか、或いは塵
埃粒子の形をしている。（アプライド・フィジイックス
・レターズ誌１９８１年９月１日、３９（５）所載のに
、アキモト、及びＫ。 ワタナベの論文 「プラズマ化学蒸気沈積によるＷＸ
Ｓ ｉ ｓ−ｘの形成」参照。）タングステン珪化物の
特定の場合、この沈積は、標準型の石英又はバイコール
管の反応器内でシラン中で６弗化タングステンが還元さ
れることによって起こるのが典型的である。一般的に、
基板表面に於ける反応は次の様になるものと考えられる
。 ＳｉＨ＋→Ｓ ｉ ＋４ Ｈ ＷＦ ６＋６ Ｈ→Ｗ＋６ＨＦ Ｗ＋Ｓｉ→Ｗ Ｓ ｉ ２ ７ Ｗ＋３ Ｗ Ｓ ｉ ２→２ＶＶ’５Ｓｉ３（プロ
シーディング・甥ブ・ザ・４−ｔｈ・インターナショナ
ル°コンファレンス・詞ン・ＣＶＤ第７４頁乃至第８３
頁所載のジーシュエ・ロー他の論文「タングステン−シ
リコン系のＣＤＶの研究」参照。）大抵の高温壁装置で
は、成る程度の気相反応も考えられ、これによって重大
な有害な影響が起こり得る。特にウェーハを汚染する惧
れのある塵埃粒子が形成される。 熱駆動形のプロセスでこういう珪化物を沈積する際の問
題は、１つには６弗化タングステン中のシラン反応性が
非常に強いことによるものであり、これによって非常に
高い表面反応速度になる。更に、形成された化合物の化
学量論は、タングステン分が多くなる傾向があり、従っ
てこの後の処理環境にさらされた時、不安定になる。反
応は非常に急速に且つ低い沈積湿度で進み、この為、結
果は、厚さも一様性も、制御が困難である。更に、この
反応は基板の所望の面の上だけでなく、反応室内にある
この他の利用し得る面でも進行し、制御が尚災難しくな
ると共に、その上に沈積しようとするウェーハを汚染育
る惧れのある粒状物を最終的に生ずる。 タングステン珪化物を沈積する場合のこういう問題の幾
分かは、新たに開発された低温壁沈積装置を使うことに
よって解決された。乙の装置の詳細は、１９８３年３月
２９日に出願された係属中の米国特許出願通し番号第４
８０．０３０号に記載されいる。 この装置では、出来た表面は一般的に品質が高く、シリ
コン分が多く、典型的には化学式Ｗ Ｓ ｉ ｘで表わ
すと、Ｘを２０と４．０の間で変えることが出来る。こ
ういう被膜は良好なステップ・カバリッジを持ち、即ち
、垂直の階段に対して８５％をこえるステップ・カバリ
ッジを持つと共に、ウェーハをｉ、 ｏｏｏ℃て１０分
間焼鈍した時は７５マイクロオームｃｍ未満、そして１
．１００℃で１０分間焼鈍した時は、５０マイクロオ一
ムｃｍ未満のバルク比抵抗が得られる。然し、焼鈍前の
バルク比抵抗はずっと高く、典型的には５００乃至８０
０マイクロオ一ムｃｍ程度である。この焼鈍過程はＶＳ
Ｌ Ｉ回路の浅い接合の様な、熱サイクルの影響を受け
易い系では望ましくない。焼鈍が大きなウェーハに反り
を招く原因にもなり得る。 従って珪化物被膜の品質が最近改善されたと云っても、
比抵抗が小さく、すぐれたステップ・カバリッジを持ち
、半導体基板並びに酸化物に対する接着がよく、良好な
酸化抵抗を持ち、焼鈍を必要としない様な被膜に対する
現在の業界の必要条件は充たされていない。
た微小回路製造技術並びに材料に対する要望が強くなっ
ている。現在利用し得る処理方法は１乃至１５マイクロ
メータという小さい寸法を限定することが出来るが、更
に小さい形状が望まれている。然し、乾式食刻及び製版
技術の改良により、高密度のＶＬＳ Ｉ回路の寸法は、
この探求に対する主要な障害が既に明らかになる様な点
までに至っている。 例えば多結晶シリコン（ポリＳｉ）を使うこと、即ちＴ
−８Ｉ−ＭＯ３装置で現在使われている最も普通のゲ−
１・電極及び層間接続材料を使うことは、重要な問題で
ある。ボＪＳｉは良好な酸化特性、高い温度に於ける機
械的な安定性、すぐれたステップ°カバリッジ及び接着
力という様な多くの望ましい性質を持っているが、抵抗
値が比較的大きいという大きな欠点がある。大抵の用途
では、著しくドープしたポ＋Ｊ Ｓ ｉの５．０００人
層の典型的なシート抵抗である２０乃至３０オーム／ス
クエアのシート抵抗は回路の設計に於ける大きな制約と
はならない。然し、ＶＬＳＩの設計にとっては、こうい
う大きさの抵抗値は大きな制約となる。これは、大形の
ＶＬＳＩ回路は長くて細い線を必要とし、その結果、Ｒ
Ｃ時間の制約が許容し難ないものになり、こうして形状
を非常に縮小した時の高速性能が制限されるからである
。その結果、ＭＯ８回路の設計が更に改良されるかどう
かは、更に進歩した相互接続技術が開発されるかどうか
にか５っていると思われる。 ポリＳｉの相互接続部に代わるものとして、耐火金属及
び耐火金属珪化物が魅力のある候補と思われ、最近研究
が進められている。耐火金属、例えばタングステンは、
典型的にはポリＳ１よりもバルク抵抗値が小さいが、一
般的に酸化特性がよくなく、半導体業界で普通に使われ
る洗滌剤である過酸化水素／硫酸中で容易に食刻される
。更に、焼鈍後の接着力が不良であり、２酸化シリコン
上では特にそうである。この為、現在では、限られた範
囲でしか受入れられていない。他方、耐火金属珪化物は
、耐火金属自体よりもバルク比抵抗は一層大きいが、一
般的にすぐれた酸化抵抗を持ち、ＩＣウェーハ処理と合
う様にするその他の性質をも持っている。例えば珪化物
はＩＣウェーハ処理温度に於ける安定性があり、良好な
接着力、良好な化学抵抗及び良好な乾式食刻特性を持っ
ている。 こういう珪化物を形成する為の幾つかの方式が使われて
いるが、何れもかなりの問題がある。共同蒸着は限界的
なステップ・カバリッジ及び焼鈍中のかなりの収縮を持
つ被膜を作る傾向がある。 後者は接着力の問題−を招く。共同スパッタリングした
被膜は、ステップ・カバリッジがよ（なるが、被膜にか
なりの景のアルゴンが含まれ、焼鈍中もかなりの収縮が
ある。圧成した珪化物ターゲットからスパッタリングし
た被膜は収縮を最小限に抑えると思われるが、酸素、炭
素及びアルゴンの汚染により一般的に被膜はバルク比抵
抗が大きいという様に性質が劣る。 成るＣＶＤ装置が限られた範囲で成功を収めたが、報告
された化合物は粗い面を持っていて、柱状の構造、結合
された構造又はモジュール形の構造であるか、或いは塵
埃粒子の形をしている。（アプライド・フィジイックス
・レターズ誌１９８１年９月１日、３９（５）所載のに
、アキモト、及びＫ。 ワタナベの論文 「プラズマ化学蒸気沈積によるＷＸ
Ｓ ｉ ｓ−ｘの形成」参照。）タングステン珪化物の
特定の場合、この沈積は、標準型の石英又はバイコール
管の反応器内でシラン中で６弗化タングステンが還元さ
れることによって起こるのが典型的である。一般的に、
基板表面に於ける反応は次の様になるものと考えられる
。 ＳｉＨ＋→Ｓ ｉ ＋４ Ｈ ＷＦ ６＋６ Ｈ→Ｗ＋６ＨＦ Ｗ＋Ｓｉ→Ｗ Ｓ ｉ ２ ７ Ｗ＋３ Ｗ Ｓ ｉ ２→２ＶＶ’５Ｓｉ３（プロ
シーディング・甥ブ・ザ・４−ｔｈ・インターナショナ
ル°コンファレンス・詞ン・ＣＶＤ第７４頁乃至第８３
頁所載のジーシュエ・ロー他の論文「タングステン−シ
リコン系のＣＤＶの研究」参照。）大抵の高温壁装置で
は、成る程度の気相反応も考えられ、これによって重大
な有害な影響が起こり得る。特にウェーハを汚染する惧
れのある塵埃粒子が形成される。 熱駆動形のプロセスでこういう珪化物を沈積する際の問
題は、１つには６弗化タングステン中のシラン反応性が
非常に強いことによるものであり、これによって非常に
高い表面反応速度になる。更に、形成された化合物の化
学量論は、タングステン分が多くなる傾向があり、従っ
てこの後の処理環境にさらされた時、不安定になる。反
応は非常に急速に且つ低い沈積湿度で進み、この為、結
果は、厚さも一様性も、制御が困難である。更に、この
反応は基板の所望の面の上だけでなく、反応室内にある
この他の利用し得る面でも進行し、制御が尚災難しくな
ると共に、その上に沈積しようとするウェーハを汚染育
る惧れのある粒状物を最終的に生ずる。 タングステン珪化物を沈積する場合のこういう問題の幾
分かは、新たに開発された低温壁沈積装置を使うことに
よって解決された。乙の装置の詳細は、１９８３年３月
２９日に出願された係属中の米国特許出願通し番号第４
８０．０３０号に記載されいる。 この装置では、出来た表面は一般的に品質が高く、シリ
コン分が多く、典型的には化学式Ｗ Ｓ ｉ ｘで表わ
すと、Ｘを２０と４．０の間で変えることが出来る。こ
ういう被膜は良好なステップ・カバリッジを持ち、即ち
、垂直の階段に対して８５％をこえるステップ・カバリ
ッジを持つと共に、ウェーハをｉ、 ｏｏｏ℃て１０分
間焼鈍した時は７５マイクロオームｃｍ未満、そして１
．１００℃で１０分間焼鈍した時は、５０マイクロオ一
ムｃｍ未満のバルク比抵抗が得られる。然し、焼鈍前の
バルク比抵抗はずっと高く、典型的には５００乃至８０
０マイクロオ一ムｃｍ程度である。この焼鈍過程はＶＳ
Ｌ Ｉ回路の浅い接合の様な、熱サイクルの影響を受け
易い系では望ましくない。焼鈍が大きなウェーハに反り
を招く原因にもなり得る。 従って珪化物被膜の品質が最近改善されたと云っても、
比抵抗が小さく、すぐれたステップ・カバリッジを持ち
、半導体基板並びに酸化物に対する接着がよく、良好な
酸化抵抗を持ち、焼鈍を必要としない様な被膜に対する
現在の業界の必要条件は充たされていない。
この発明の好ましい実施例では、Ｘを２より大きいとし
て、Ｗ Ｓ ｉ ）ｃの第１の層を持ち、その上に実質
的にタングステンで構成され、典型的には５％未満の少
量のシリコンを持つタングステン錯体の第２の層を沈積
した複合被膜提供する。両方の層は、５００乃至５５０
℃の基板温度で低温壁化学蒸気沈積室内でその場所で沈
積される。この沈積は５００℃より低い所で行なわれる
が、酸化物に対する被膜の接着力は５００℃より下では
限界的である。 この第１及び第２の層に対する沈積過程を開始する前に
、これらを沈積する基板は２つの工程から成るプロセス
により、最初にプラズマ食刻される。最初はＮＦ３を反
応ガスとし、次にＨ２を反応ガスとする。両方の工程は
約１００乃至２００ボルトの自己バイアスで行なわれる
。この２つの工程がら成る食刻により、その表面にシリ
コン、２酸化シリコン、窒化物又はその他の材料を持つ
基板に対する複合被膜の接着力がよくなる様に表面が用
意される。 次に、タングステン珪化物の流量の２０乃至８０倍のガ
ス流量のシランを用いて、基板の表面にＷＳｉｙＨを沈
積する。Ｗ Ｓ ｉ Ｘを沈積した後、６弗化タングス
テンのガス流量をシランの流量の１乃至３倍にし且つ水
素のガス流量をシランの流量の約１０倍にして、タング
ステン錯体を第２の層として沈積する。 乙の結果出来る複合被膜はすぐれたステップ・カバリッ
ジ、低いバルク比抵抗、小さい接触抵抗関心のある全て
の面に対するすぐれた接着力を持ち、湿式食刻に対して
不透過性である。 同様に、別の実施例では、最初の実施例の第２の層のタ
ングステンに対するのと同じ方法を用いて、直接的にシ
リコンの表面に、珪化物の層なしにタングステン錯体を
沈積する。この結果書られるタングステン錯体の単一層
被膜は、最初の実施例の第２の層と同じ組成及び作用を
持つ様に思われる。その独特の性質に基づいて、これは
タングステン及びシリコンの組合せの新しい組成物を構
成するが、これはその製法によって説明するのが最も判
り易い。 発明の詳細な説明 第１図に示す基板１０１ば、今日の半導体装置を製造す
る場合に見られる様なシリコンの表面１０７及び２酸化
シリコン１０９を持っている。この発明の好ましい実施
例では、これらの表面の上にタングステン珪化物の第１
の層１１１が配置されている。乙の第１の層はＸを２よ
り大きいか又は２に等しいとし、好ましくは２乃至４の
範囲内として、化学式Ｗ Ｓ ｉ ｘを持つタングステ
ン珪化物をＣＶＤによってその場所で沈積する。層１１
１の上に、やはりＣＶＤによってその場所で第２の層１
２１が沈積される。第２の層は、実質的にタングステン
て構成されていてシリコンの百分率が小さいタングステ
ン錯体であり、錯体中のシリコンの好ましい百分率は５
％未満であるが、約０１％より多いことが好ましい。 この好ましい実施例では、層１１１及び層１２１の両方
が、第２図及び第３図に示す様な低温壁低圧ＣＶＤ反応
器内で沈積される。この反応器は前に引用した米国特許
出願に記載されているものと略同じである。引用した米
国特許出願には記載されていないが、この発明の場合に
設けられるのは、２本のガス配管、即ち、水太配管２６
１及びＮＦ３配管であり、その作用は後で説明する。 装置は低圧ＣＶＤ反応装置であって、円筒形の真空室又
はハウジング１１を持ち、その中心には沈積中にウェー
ハを保持する基板タレット集成体１３がある。典型的に
は、ハウジング１１は直径が約６０ｃｍ、高さが約３０
ｃｍであり、アルミニウムで作るのが典型的である。こ
のハウジングは装置にウェーハを導入する為の真空密の
鎖錠ドア１２を持っており、その床にはタレット集成体
１３を入れる為の円形孔がある。 典型的には、ハウジング１１は、ハウジングの内壁に目
立った沈積が起こらない程低い温度まで、冷却コイル１
４によって水冷する。一般的に、ハウジングの温度は、
沈積する特定の材料によって変わるが、タングステン珪
化物に対し、ハウジング温度を約１００℃にすれば、内
壁に対する望ましくない沈積がかなり減少する。壁の温
度を約８０℃より低く、或いは、更に好ましくは３０℃
より低く更に下げれば、尚更劇的である。前に述べたこ
ういう温度では、ハウジング壁に対する沈積が殆どなく
なるが、これは恐らく、壁面に於ける反応剤の解離の為
に利用し得るエネルギが減少する為、並びに一般的に化
学反応は温度が下がった時は、その速度が遅くなる為で
あると考えられる。３０℃では、室壁に対する沈積はご
く少なく、それを測定するのは非常に困難である。大ま
がな見積りから、壁に沈積されるタングステン珪化物の
厚さとウェーハに沈積される厚さとの比は精々１対１．
０００であり、或いは尚更低いと思われる。 排気マニホルド１５がハウジング１１に取付けられ、室
を真空にひくことが出来る様にする。排気マニホルド１
５は真空／排気装置１７に取付けられるが、この装置は
典型的にはシステムを１０ｍＴ未満にまでポンプで引く
ことが出来る。排気マユ；ｈ ルＦ １５ ハ直径４０
１の半円形のアルミニウムの排気高圧室で構成され、こ
れがハウジングの下方に懸吊されており、４本の直径は
２吋の接続管１９がマニホルドに沿って一様な間隔で設
けられている。これらの接続管がハウジング１１の中に
約２５ｃ＋ｎ入り込み、ハウジング壁と良好な熱接触を
して、管も比較的低い温度に保たれる様にする。 各々の接続管は頂部にキャップをはめ、１つは頂部の近
く、そしてもう１つは底部の近くに、典型的には直径が
約３７４吋の２つの開口１６を持ち、こうしてハウジン
グの周縁に沿って合計８個の排気ボートが分布する様に
する。この配置により、排気が非常に均一になり、沈積
過程の間の制御がかなりやり易くなる。真空／排気装置
１７は典型的には真空絞り弁及び制御器、高精度のマノ
メータ、回転ベーン・ポンプ、及び圧力を下げ且つ真空
を維持する間、ベーン・ポンプを昇圧する為のルーツ送
風機を持っている。真空の圧力はプログラム自在であり
、マイクロプロセッサ２９によって監視される。 反応ガスは典型的には３つのバンクに入っている。第１
のバンク２５がプロセス・ヘリウム及びシランを保有し
、第２のバンクが水素及びＮＦ３を保有し、第３のバン
ク２７がヘリウム担体及び６弗化タングステンを保有す
る。バンク２５及び２７のガスが、ハウジング１１の壁
に取付けた混合室２８の様な混合室で、混合されて低い
圧力で拡散され、反応ガス混合物を作り、それがウェー
ハと直接向い合ってハウジングに導入される。ガスが一
様に導入される様に保証する為、第１Ｂ図に示す様に、
室２８の様な８個の混合室がハウジングに沿って均一に
分布している。 一般的にタレット集成体１３はハウジング１１の底の上
で、電気的に隔離された回転真空封じ４７にのっている
。平面図（第３図）で示す様に、タレット集成体１３は
典型的には水平断面が８角形であって、８角形の各面に
ウェーハを保持する為の、ウェーハ・プラテン１５の様
なウェーハ・プラテン又はチャックを持っている。各々
のウェーハ・プラテンは厚さ１７２吋のモネル・シート
材料から梯形に切取るのが典型的であり、各々のプラテ
ンの頂部は幅が約５吋であり、底は幅が約６吋であり、
梯形の高さは約６吋であって、５吋のウェーハを保有す
る様に設計されている。第３図及び第４図に示す様に、
プラテンを全般的にその縁で溶接すると共に、上側の８
角形リング３４及び下側の８角形リング３２に溶接する
。高さが約２吋で頂部の直径が１０５吋であるキャップ
３１、及び深さが約３吋で底の直径が１０．５吋である
底部３５も夫々上側及び下側の８角形リングに溶接し、
この集成体をチャック基部リング３６に取付ける。 チャック基部リング３６は、ハらジング１１の底にある
真空封じ４７と接触する時、真空に対して密な装置を構
成する。 処理の間、タレット集成体１３は、沈積の一様性を高め
る為に、典型的にはＩＲＰＭ程度の一定速度で、モータ
２３によってゆっくりと回転させることが出来る。第４
図の切欠きに示す様に、タレット集成体１３は、ランプ
２４の様な３つのランプのパンクから成る不動の配列に
よって、内側から加熱される。各々のバンクが固体整流
器によって制御される８個の５００ワット石英ランプを
持っている。 典型的には、タレット集成体の全体は、腐食抵抗並びに
高温に耐えることが出来る点で、モネルで構成される。 プラテンがその後面からの熱を、ウェーハを配置した前
面に伝導する。 プラテンの外面の温度はプログラム可能であって、マイ
クロプロセッサ２９によって制御される。 タレット集成体の内側を見る不動の赤外線感知装置によ
り、マイクロプロセッサに対して温度情報の帰還が送ら
れる。タレット集成体１３を回転することにより、この
感知装置が集成体の円周全体にわたる温度を測定するこ
とが出来る。 タレット集成体の内、プラテン及びウェーハ以外の区域
に沈積されない様にする為、タレット集成体１３はキャ
ップ３１及び底部３５に冷却装置を設けるのが典型的で
ある。冷却は１７４吋の給水管３７て行なわれる。この
給水管はキャップ及び底部の両方と良好な熱接触を保ち
ながら、その円周を実質的に横切る。 典型的には、ハウジング壁に対しで行なったのと同じ様
に、キャップ及び底部の温度を約３０℃より低く保ち、
これらの部分に目立った沈積が起こらない様にし、それ
と共に真空封し４７が低温状態にとゾまる様に保証する
。然し、加熱されたプラテンと給水管３７の円周方向の
接触部の間の温度勾配の為、キャップ及び底部の全面を
こういう温度に保つことが出来ないことは云うまでもな
い。 ２キロワツＩ・のＲＦ発生装置４９がタレット集成体１
３に取付けられる。これは、基板のプラズマ食刻の為、
並びに時おりの洗滌の為に、Ｈ２及びＮＦ３ガスと共に
使うことが出来る。発生器４９の周波数は１３．５６Ｍ
Ｈｚが典型的である。 この装置を用いて品質の高い複合被膜を作る為、処理工
程は特に調整する。典型的には、室を最初に窒素でパー
ジする。次に、装置にウェーハを装入し、ハウジングを
１０乃至２０ｍＴの基本圧力まで下げる。 圧力を下げた後に、最初はＮＦ３を用いて、約５０ｍＴ
の室圧で約２０ｃｃＺ分のガス流量で、約１分間、プラ
ズマ食刻を開始する。次に、２度目はＨ２を食刻ガスと
して約１００ｍＴ室圧並びに約５０ｃｃ’／分のガス流
量で約３分間用いて、ウェーハをプラズマ食刻する。こ
の何れの食刻でも、電力密度は典型的には約３乃至５ワ
ット／平方吋である。 有効な食刻が行なわれる様にする為、この過程の間、１
００乃至２００ボルトの直流自己バイアスを保ことが好
ましい。更に、約１００ボルトより低い直流自己バイア
スでは、食刻過程は比較的効果がないことが判った。 この２つの工程から成る食刻過程の目的は、後て沈積さ
れる複合被膜に対する接着力がよくなる様に保証する乙
とである。そのメカニズムは十分に判っていないが、Ｎ
Ｆ３がウェーハ面を食刻するが、後で沈積する被膜があ
らゆる種類の材料に接着する様にする為に、ウェーハ面
に残留する弗化物錯体を除去する為に、Ｈ２食刻が必要
であることが判った。 プラズマ食刻の後、ハウジングをポンプ作用によって吸
出し、この時装置はＷ Ｓ ｉ ｘの層１１１を沈積ず
ろ用意が出来る。最初に６弗化タングステン配管２７１
及びシラン配管２５１の両方でヘリウムから開始して、
ガス配管の間の相互汚染並びに望ましくない反応を防止
し、次にシランを送り始める。典型的な流量は、ヘリウ
ムは１００７分、シランは１．０００ｃｃ ７分である
。次に室圧を約２００ｍＴに設定し、所望の沈積時間の
間、典型的には層１１１の厚さが約６００乃至１．０Ｏ
ＯＡになるまで、６弗化タングステンを約１４ ｃｃ
７分の流量でオンする。 ６弗化タングステンの流れを開始する時、目立ったオー
バーシュートを避ける為（２０％を超えない）、予防措
置を講することが重要である。（一般的にシランの流量
は沈積時間並びに珪化物の所望の化学量論に応じて、６
弗化タングステンの流量の２０乃至８０倍にすべきであ
る。６弗化タングステンの最適の最低流量は５吋のウェ
ーハにつき、約１７乃至２．０ｃｃ／分であることが判
った）沈積の終りに、ガスはオンした時とは逆の順序で
オフに転じ、再びポンプ作用で装置の吸出しを行なう。 典型的な沈積速度は、ガスの流量、温度及び室圧に応じ
て、約１００乃至約１０．０００人７分の範囲で変える
ことが出来る。然し、５００乃至５５０℃の範囲内の温
度で層１１１を沈積するのが典型的であり、これが層１
１２の沈積温度の好ましい範囲に対応する。これは後で
説明する。 今述べた様に、珪化物を沈積した後、層１１１と略同し
手順を用いて、タングステン錯体の層１２１を沈積する
。主な違いは流量と、この過程の反応剤として水素ガス
を添加する乙とである。水素は高い温度で６弗化タング
ステンをタングステンに還元するのを助ける。この層で
は、６弗化クツゲステンの流量はシランの流量の１乃至
３倍にすることが好ましく、水素ガスはシランの流量の
約１０倍の流量で、室に導入する。好ましい実施方法と
して、シランの流量を１００ｃｃ／分、６弗化タングス
テンの流量を１５０ｃｃ／分、及び水素の流量を１．０
００ｃｃ ７分にして、ウェーハ温度を約５００℃にす
ると、層１２１のタングステン錯体の成長速度は約２．
０００人７分になる。 こうして得られたタングステン錯体を分析したところ、
層１２１はシリコンが全般的に５％米満であり、焼鈍せ
ずに、バルク比抵抗が８乃至１０マイクロオームｃｍと
小さく、８０°の階段に対してステップ・カバリッジが
９５％より大きく、小山が形成されず、プラズマ方式に
よって容易に食刻が出来、ポリシリコン、単結晶シリコ
ン、窒化物、２酸化シリコン及びその他の面に対する接
着力がすぐれていることが判った。更に、タングステン
錯体は湿式食刻に対する抵抗力が特に強く、これに対し
て例えば純粋なタングステンは、半導体業界で洗滌剤と
して普通債われる過酸化水素／硫酸中で食刻されてしま
う。 更に重要な乙とは、１ｏｆｆＯ／ｃｄの表面にドーピン
グ濃度でトープしたｎ形のシリコンに沈積した時、ドー
プしたシリコンに対する複合被膜の接触抵抗が非常に小
さく、２×１０−８オームｃｉであるが、それに較べて
アルミニウムは５ Ｘ Ｉ Ｑ−６オーム＋ｆｆｌであ
る。アルミニウムは最も良く使われる相互接続材料の１
つである。これは、相互接続の抵抗値が接触抵抗によっ
て左右されろ様な小さな形状の場合、特に重要である。 例えば１ミクロン×１ミクロンという寸法の接点では、
ｎ形シリコンの表面に対するアルミニウムの接触抵抗は
約５ｏ。 オームであるが、この発明の複合層で構成された同じ寸
法の接点は、接触抵抗が約２オームである。 別の重要な特徴は、複合層を７００℃までの温度で加熱
しても比抵抗に影響がない様に思われ、接着力も同し様
に影響を受けないことである。 ８００℃より高い温度では、複合被膜をシリコンの上に
沈積した場合、追加のタングステン珪化物が形成される
が、２酸化シリコン上の複合被膜では、１．０００℃ま
で被膜、に変化は認められなかった。 然し、この複合被膜で低いバルク抵抗を得るのに焼鈍を
必要としないことを強調しておきたい。これは、ウェー
ハを約８００℃より多角加熱すると、浅い接合に難点を
招く惧れがある小形のＶＬＳＩの形状ではとくに重要で
ある。この時ドープ剤が更にウェーハの中に拡散し、装
置を破壊する。 この発明の別の実施例は、複合被膜を沈積する代わりに
、タングステン錯体の単一層の被膜をシリコン・ウェー
への上に直接的に沈積するものである。この場合、この
単一層被膜に対する処理は複合被膜の層１２１に対する
ものと全く同じである。乙の実施例では、単一層被膜の
物理的な属性は層１２１と同一である様に思われ、基板
の表面を前と同じ様に２回のプラズマ食刻によって予め
処理しても、単一層が熱ザイクルで２酸化シリコンに接
着しない他は、複合被膜の全ての性質を持っている。タ
ングステン及びシリコンのこの新しい組成物の正確な構
造は完全に判っていないが、これは、タングステン及び
シリコンの錯体について従来知られていない性質を明ら
かに持つものである。
て、Ｗ Ｓ ｉ ）ｃの第１の層を持ち、その上に実質
的にタングステンで構成され、典型的には５％未満の少
量のシリコンを持つタングステン錯体の第２の層を沈積
した複合被膜提供する。両方の層は、５００乃至５５０
℃の基板温度で低温壁化学蒸気沈積室内でその場所で沈
積される。この沈積は５００℃より低い所で行なわれる
が、酸化物に対する被膜の接着力は５００℃より下では
限界的である。 この第１及び第２の層に対する沈積過程を開始する前に
、これらを沈積する基板は２つの工程から成るプロセス
により、最初にプラズマ食刻される。最初はＮＦ３を反
応ガスとし、次にＨ２を反応ガスとする。両方の工程は
約１００乃至２００ボルトの自己バイアスで行なわれる
。この２つの工程がら成る食刻により、その表面にシリ
コン、２酸化シリコン、窒化物又はその他の材料を持つ
基板に対する複合被膜の接着力がよくなる様に表面が用
意される。 次に、タングステン珪化物の流量の２０乃至８０倍のガ
ス流量のシランを用いて、基板の表面にＷＳｉｙＨを沈
積する。Ｗ Ｓ ｉ Ｘを沈積した後、６弗化タングス
テンのガス流量をシランの流量の１乃至３倍にし且つ水
素のガス流量をシランの流量の約１０倍にして、タング
ステン錯体を第２の層として沈積する。 乙の結果出来る複合被膜はすぐれたステップ・カバリッ
ジ、低いバルク比抵抗、小さい接触抵抗関心のある全て
の面に対するすぐれた接着力を持ち、湿式食刻に対して
不透過性である。 同様に、別の実施例では、最初の実施例の第２の層のタ
ングステンに対するのと同じ方法を用いて、直接的にシ
リコンの表面に、珪化物の層なしにタングステン錯体を
沈積する。この結果書られるタングステン錯体の単一層
被膜は、最初の実施例の第２の層と同じ組成及び作用を
持つ様に思われる。その独特の性質に基づいて、これは
タングステン及びシリコンの組合せの新しい組成物を構
成するが、これはその製法によって説明するのが最も判
り易い。 発明の詳細な説明 第１図に示す基板１０１ば、今日の半導体装置を製造す
る場合に見られる様なシリコンの表面１０７及び２酸化
シリコン１０９を持っている。この発明の好ましい実施
例では、これらの表面の上にタングステン珪化物の第１
の層１１１が配置されている。乙の第１の層はＸを２よ
り大きいか又は２に等しいとし、好ましくは２乃至４の
範囲内として、化学式Ｗ Ｓ ｉ ｘを持つタングステ
ン珪化物をＣＶＤによってその場所で沈積する。層１１
１の上に、やはりＣＶＤによってその場所で第２の層１
２１が沈積される。第２の層は、実質的にタングステン
て構成されていてシリコンの百分率が小さいタングステ
ン錯体であり、錯体中のシリコンの好ましい百分率は５
％未満であるが、約０１％より多いことが好ましい。 この好ましい実施例では、層１１１及び層１２１の両方
が、第２図及び第３図に示す様な低温壁低圧ＣＶＤ反応
器内で沈積される。この反応器は前に引用した米国特許
出願に記載されているものと略同じである。引用した米
国特許出願には記載されていないが、この発明の場合に
設けられるのは、２本のガス配管、即ち、水太配管２６
１及びＮＦ３配管であり、その作用は後で説明する。 装置は低圧ＣＶＤ反応装置であって、円筒形の真空室又
はハウジング１１を持ち、その中心には沈積中にウェー
ハを保持する基板タレット集成体１３がある。典型的に
は、ハウジング１１は直径が約６０ｃｍ、高さが約３０
ｃｍであり、アルミニウムで作るのが典型的である。こ
のハウジングは装置にウェーハを導入する為の真空密の
鎖錠ドア１２を持っており、その床にはタレット集成体
１３を入れる為の円形孔がある。 典型的には、ハウジング１１は、ハウジングの内壁に目
立った沈積が起こらない程低い温度まで、冷却コイル１
４によって水冷する。一般的に、ハウジングの温度は、
沈積する特定の材料によって変わるが、タングステン珪
化物に対し、ハウジング温度を約１００℃にすれば、内
壁に対する望ましくない沈積がかなり減少する。壁の温
度を約８０℃より低く、或いは、更に好ましくは３０℃
より低く更に下げれば、尚更劇的である。前に述べたこ
ういう温度では、ハウジング壁に対する沈積が殆どなく
なるが、これは恐らく、壁面に於ける反応剤の解離の為
に利用し得るエネルギが減少する為、並びに一般的に化
学反応は温度が下がった時は、その速度が遅くなる為で
あると考えられる。３０℃では、室壁に対する沈積はご
く少なく、それを測定するのは非常に困難である。大ま
がな見積りから、壁に沈積されるタングステン珪化物の
厚さとウェーハに沈積される厚さとの比は精々１対１．
０００であり、或いは尚更低いと思われる。 排気マニホルド１５がハウジング１１に取付けられ、室
を真空にひくことが出来る様にする。排気マニホルド１
５は真空／排気装置１７に取付けられるが、この装置は
典型的にはシステムを１０ｍＴ未満にまでポンプで引く
ことが出来る。排気マユ；ｈ ルＦ １５ ハ直径４０
１の半円形のアルミニウムの排気高圧室で構成され、こ
れがハウジングの下方に懸吊されており、４本の直径は
２吋の接続管１９がマニホルドに沿って一様な間隔で設
けられている。これらの接続管がハウジング１１の中に
約２５ｃ＋ｎ入り込み、ハウジング壁と良好な熱接触を
して、管も比較的低い温度に保たれる様にする。 各々の接続管は頂部にキャップをはめ、１つは頂部の近
く、そしてもう１つは底部の近くに、典型的には直径が
約３７４吋の２つの開口１６を持ち、こうしてハウジン
グの周縁に沿って合計８個の排気ボートが分布する様に
する。この配置により、排気が非常に均一になり、沈積
過程の間の制御がかなりやり易くなる。真空／排気装置
１７は典型的には真空絞り弁及び制御器、高精度のマノ
メータ、回転ベーン・ポンプ、及び圧力を下げ且つ真空
を維持する間、ベーン・ポンプを昇圧する為のルーツ送
風機を持っている。真空の圧力はプログラム自在であり
、マイクロプロセッサ２９によって監視される。 反応ガスは典型的には３つのバンクに入っている。第１
のバンク２５がプロセス・ヘリウム及びシランを保有し
、第２のバンクが水素及びＮＦ３を保有し、第３のバン
ク２７がヘリウム担体及び６弗化タングステンを保有す
る。バンク２５及び２７のガスが、ハウジング１１の壁
に取付けた混合室２８の様な混合室で、混合されて低い
圧力で拡散され、反応ガス混合物を作り、それがウェー
ハと直接向い合ってハウジングに導入される。ガスが一
様に導入される様に保証する為、第１Ｂ図に示す様に、
室２８の様な８個の混合室がハウジングに沿って均一に
分布している。 一般的にタレット集成体１３はハウジング１１の底の上
で、電気的に隔離された回転真空封じ４７にのっている
。平面図（第３図）で示す様に、タレット集成体１３は
典型的には水平断面が８角形であって、８角形の各面に
ウェーハを保持する為の、ウェーハ・プラテン１５の様
なウェーハ・プラテン又はチャックを持っている。各々
のウェーハ・プラテンは厚さ１７２吋のモネル・シート
材料から梯形に切取るのが典型的であり、各々のプラテ
ンの頂部は幅が約５吋であり、底は幅が約６吋であり、
梯形の高さは約６吋であって、５吋のウェーハを保有す
る様に設計されている。第３図及び第４図に示す様に、
プラテンを全般的にその縁で溶接すると共に、上側の８
角形リング３４及び下側の８角形リング３２に溶接する
。高さが約２吋で頂部の直径が１０５吋であるキャップ
３１、及び深さが約３吋で底の直径が１０．５吋である
底部３５も夫々上側及び下側の８角形リングに溶接し、
この集成体をチャック基部リング３６に取付ける。 チャック基部リング３６は、ハらジング１１の底にある
真空封じ４７と接触する時、真空に対して密な装置を構
成する。 処理の間、タレット集成体１３は、沈積の一様性を高め
る為に、典型的にはＩＲＰＭ程度の一定速度で、モータ
２３によってゆっくりと回転させることが出来る。第４
図の切欠きに示す様に、タレット集成体１３は、ランプ
２４の様な３つのランプのパンクから成る不動の配列に
よって、内側から加熱される。各々のバンクが固体整流
器によって制御される８個の５００ワット石英ランプを
持っている。 典型的には、タレット集成体の全体は、腐食抵抗並びに
高温に耐えることが出来る点で、モネルで構成される。 プラテンがその後面からの熱を、ウェーハを配置した前
面に伝導する。 プラテンの外面の温度はプログラム可能であって、マイ
クロプロセッサ２９によって制御される。 タレット集成体の内側を見る不動の赤外線感知装置によ
り、マイクロプロセッサに対して温度情報の帰還が送ら
れる。タレット集成体１３を回転することにより、この
感知装置が集成体の円周全体にわたる温度を測定するこ
とが出来る。 タレット集成体の内、プラテン及びウェーハ以外の区域
に沈積されない様にする為、タレット集成体１３はキャ
ップ３１及び底部３５に冷却装置を設けるのが典型的で
ある。冷却は１７４吋の給水管３７て行なわれる。この
給水管はキャップ及び底部の両方と良好な熱接触を保ち
ながら、その円周を実質的に横切る。 典型的には、ハウジング壁に対しで行なったのと同じ様
に、キャップ及び底部の温度を約３０℃より低く保ち、
これらの部分に目立った沈積が起こらない様にし、それ
と共に真空封し４７が低温状態にとゾまる様に保証する
。然し、加熱されたプラテンと給水管３７の円周方向の
接触部の間の温度勾配の為、キャップ及び底部の全面を
こういう温度に保つことが出来ないことは云うまでもな
い。 ２キロワツＩ・のＲＦ発生装置４９がタレット集成体１
３に取付けられる。これは、基板のプラズマ食刻の為、
並びに時おりの洗滌の為に、Ｈ２及びＮＦ３ガスと共に
使うことが出来る。発生器４９の周波数は１３．５６Ｍ
Ｈｚが典型的である。 この装置を用いて品質の高い複合被膜を作る為、処理工
程は特に調整する。典型的には、室を最初に窒素でパー
ジする。次に、装置にウェーハを装入し、ハウジングを
１０乃至２０ｍＴの基本圧力まで下げる。 圧力を下げた後に、最初はＮＦ３を用いて、約５０ｍＴ
の室圧で約２０ｃｃＺ分のガス流量で、約１分間、プラ
ズマ食刻を開始する。次に、２度目はＨ２を食刻ガスと
して約１００ｍＴ室圧並びに約５０ｃｃ’／分のガス流
量で約３分間用いて、ウェーハをプラズマ食刻する。こ
の何れの食刻でも、電力密度は典型的には約３乃至５ワ
ット／平方吋である。 有効な食刻が行なわれる様にする為、この過程の間、１
００乃至２００ボルトの直流自己バイアスを保ことが好
ましい。更に、約１００ボルトより低い直流自己バイア
スでは、食刻過程は比較的効果がないことが判った。 この２つの工程から成る食刻過程の目的は、後て沈積さ
れる複合被膜に対する接着力がよくなる様に保証する乙
とである。そのメカニズムは十分に判っていないが、Ｎ
Ｆ３がウェーハ面を食刻するが、後で沈積する被膜があ
らゆる種類の材料に接着する様にする為に、ウェーハ面
に残留する弗化物錯体を除去する為に、Ｈ２食刻が必要
であることが判った。 プラズマ食刻の後、ハウジングをポンプ作用によって吸
出し、この時装置はＷ Ｓ ｉ ｘの層１１１を沈積ず
ろ用意が出来る。最初に６弗化タングステン配管２７１
及びシラン配管２５１の両方でヘリウムから開始して、
ガス配管の間の相互汚染並びに望ましくない反応を防止
し、次にシランを送り始める。典型的な流量は、ヘリウ
ムは１００７分、シランは１．０００ｃｃ ７分である
。次に室圧を約２００ｍＴに設定し、所望の沈積時間の
間、典型的には層１１１の厚さが約６００乃至１．０Ｏ
ＯＡになるまで、６弗化タングステンを約１４ ｃｃ
７分の流量でオンする。 ６弗化タングステンの流れを開始する時、目立ったオー
バーシュートを避ける為（２０％を超えない）、予防措
置を講することが重要である。（一般的にシランの流量
は沈積時間並びに珪化物の所望の化学量論に応じて、６
弗化タングステンの流量の２０乃至８０倍にすべきであ
る。６弗化タングステンの最適の最低流量は５吋のウェ
ーハにつき、約１７乃至２．０ｃｃ／分であることが判
った）沈積の終りに、ガスはオンした時とは逆の順序で
オフに転じ、再びポンプ作用で装置の吸出しを行なう。 典型的な沈積速度は、ガスの流量、温度及び室圧に応じ
て、約１００乃至約１０．０００人７分の範囲で変える
ことが出来る。然し、５００乃至５５０℃の範囲内の温
度で層１１１を沈積するのが典型的であり、これが層１
１２の沈積温度の好ましい範囲に対応する。これは後で
説明する。 今述べた様に、珪化物を沈積した後、層１１１と略同し
手順を用いて、タングステン錯体の層１２１を沈積する
。主な違いは流量と、この過程の反応剤として水素ガス
を添加する乙とである。水素は高い温度で６弗化タング
ステンをタングステンに還元するのを助ける。この層で
は、６弗化クツゲステンの流量はシランの流量の１乃至
３倍にすることが好ましく、水素ガスはシランの流量の
約１０倍の流量で、室に導入する。好ましい実施方法と
して、シランの流量を１００ｃｃ／分、６弗化タングス
テンの流量を１５０ｃｃ／分、及び水素の流量を１．０
００ｃｃ ７分にして、ウェーハ温度を約５００℃にす
ると、層１２１のタングステン錯体の成長速度は約２．
０００人７分になる。 こうして得られたタングステン錯体を分析したところ、
層１２１はシリコンが全般的に５％米満であり、焼鈍せ
ずに、バルク比抵抗が８乃至１０マイクロオームｃｍと
小さく、８０°の階段に対してステップ・カバリッジが
９５％より大きく、小山が形成されず、プラズマ方式に
よって容易に食刻が出来、ポリシリコン、単結晶シリコ
ン、窒化物、２酸化シリコン及びその他の面に対する接
着力がすぐれていることが判った。更に、タングステン
錯体は湿式食刻に対する抵抗力が特に強く、これに対し
て例えば純粋なタングステンは、半導体業界で洗滌剤と
して普通債われる過酸化水素／硫酸中で食刻されてしま
う。 更に重要な乙とは、１ｏｆｆＯ／ｃｄの表面にドーピン
グ濃度でトープしたｎ形のシリコンに沈積した時、ドー
プしたシリコンに対する複合被膜の接触抵抗が非常に小
さく、２×１０−８オームｃｉであるが、それに較べて
アルミニウムは５ Ｘ Ｉ Ｑ−６オーム＋ｆｆｌであ
る。アルミニウムは最も良く使われる相互接続材料の１
つである。これは、相互接続の抵抗値が接触抵抗によっ
て左右されろ様な小さな形状の場合、特に重要である。 例えば１ミクロン×１ミクロンという寸法の接点では、
ｎ形シリコンの表面に対するアルミニウムの接触抵抗は
約５ｏ。 オームであるが、この発明の複合層で構成された同じ寸
法の接点は、接触抵抗が約２オームである。 別の重要な特徴は、複合層を７００℃までの温度で加熱
しても比抵抗に影響がない様に思われ、接着力も同し様
に影響を受けないことである。 ８００℃より高い温度では、複合被膜をシリコンの上に
沈積した場合、追加のタングステン珪化物が形成される
が、２酸化シリコン上の複合被膜では、１．０００℃ま
で被膜、に変化は認められなかった。 然し、この複合被膜で低いバルク抵抗を得るのに焼鈍を
必要としないことを強調しておきたい。これは、ウェー
ハを約８００℃より多角加熱すると、浅い接合に難点を
招く惧れがある小形のＶＬＳＩの形状ではとくに重要で
ある。この時ドープ剤が更にウェーハの中に拡散し、装
置を破壊する。 この発明の別の実施例は、複合被膜を沈積する代わりに
、タングステン錯体の単一層の被膜をシリコン・ウェー
への上に直接的に沈積するものである。この場合、この
単一層被膜に対する処理は複合被膜の層１２１に対する
ものと全く同じである。乙の実施例では、単一層被膜の
物理的な属性は層１２１と同一である様に思われ、基板
の表面を前と同じ様に２回のプラズマ食刻によって予め
処理しても、単一層が熱ザイクルで２酸化シリコンに接
着しない他は、複合被膜の全ての性質を持っている。タ
ングステン及びシリコンのこの新しい組成物の正確な構
造は完全に判っていないが、これは、タングステン及び
シリコンの錯体について従来知られていない性質を明ら
かに持つものである。
第１図はこの発明の複合被膜の断面図、第２図は第１図
の複合被膜を沈積するのに使う低圧ＣＶＤ装置をこの装
置の真空ハウジングを通る断面で示した図、第３図は真
空ハウジングの頂部を取外したこのハウジングの平面図
、第４図は低圧ＣＶＤ装置内に基板を保持する為の基板
タングステンを切欠いた図である。
の複合被膜を沈積するのに使う低圧ＣＶＤ装置をこの装
置の真空ハウジングを通る断面で示した図、第３図は真
空ハウジングの頂部を取外したこのハウジングの平面図
、第４図は低圧ＣＶＤ装置内に基板を保持する為の基板
タングステンを切欠いた図である。
１１１・第１の層
ＦＩＧ、 １
ＦＩＧ、 ２
ＦＩＧ、 ３
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）ｘを２より大きいか又は２に等しいとして、化学式
ＷＳｉＸを持つ材料で構成されていて、基板の上に化学
蒸気沈積によって沈積された第１の層と、実質的にタン
グステンで構成されていて、その中のシリコンの百分率
が小さく、前記第１の層の上に化学蒸気沈積によって沈
積された第２の層とを有する基板上の複合被膜。 ２、特許請求の範囲１）に記載した複合被膜に於て、前
記基板がシリコンで構成される複合被膜。 ３）特許請求の範囲２）に記載した複合被膜に於て、前
記基板がＳｉＯ２をも有する複合被膜。 ４）タングステン及びシリコンの両方を成分とする被膜
の沈積に対する受容度を高める様に基板を処理する方法
に於て、（イ）ＮＦＳを反応ガスとして使って前記基板
をプラズマ食刻し、（ロ）前記工程（イ）の後、Ｈ２を
反応ガスとして使って前記基板をプラズマ食刻する工程
から成る方法。 ５）特許請求の範囲４）に記載した方法に於て、（ハ）
前記工程（イ）及び（ロ）の間、１００乃至２００ボル
トの自己バイアスで操作する工程を含む方法。 ６）特許請求の範囲５）に記載した方法に於て、（ニ）
３乃至５ワット／平方吋のｒｆ電力レベルを印加する工
程を含む方法。 ７）真空ハウジングを持つ化学蒸気沈積反応器で、基板
の上に複合被膜を沈積する方法に於て、（イ）基板をプ
ラズマ食刻し、（ロ）工程（イ）の後、Ｘを２より大き
いか又は等しいとして、ＷＳｉＸの第１の層を基板の上
に沈積し、（ハ）該第１の層の上に、シリコンの百分率
が５％未満のタングステン及びシリコン錯体の第２の層
を沈積する工程から成る方法。 ８）特許請求の範囲７）に記載した方法に於て、前記工
程（イ）が、（ニ）ＮＦ３を食刻ガスとして使って基板
をプラズマ食刻し、（ホ）前記工８（ニ）の後、Ｈ２を
金側ガスとして使って基板をプラズマ食刻する工程を含
んでいる方法。 ９）特許請求の範囲８）に記載した方法に於て、前記工
程（ロ）が、（へ）前記真空ハウジングに対してシラン
及び６弗化タングステンの流れを供給し、シランの流量
は６弗化タングステンの流量の２０乃至６０倍にし、（
ト）前記工程への間、Ｘを２より大きいか又は２に等し
いとして、前記基板にＷＳｉｘを沈積させる位十分に高
い温度Ｔ１まで基板を加熱し、（チ）前記工程（ト）の
間、それより低い温度では真空ハウジングに対するＷ
Ｓ ｉ Ｘの沈積が実質的になくなる様な温度Ｔ２まで
真空ハウジング積極的に冷却する工程を含んでいる方法
。 １０）特許請求の範囲９）に記載した方法に於て、前記
工程（ハ）が、（す）真空ハウジングに対してシラン、
６弗化タングステン及び水素の流れを供給し、６弗化タ
ングステンの流量はシランの流量の１乃至３倍の範囲に
し、水素の流量はシラン流量の大体１０倍にし、（ヌ）
前記工程（１月の間、シリコンの百分率を５％未満にし
て、タングステン及びシリコンの錯体を前記第１の層の
上に沈積するのに十分な位高い温度Ｔ３まで基板を加熱
する工程を含む方法。 １１）特許請求の範囲１０）に記載した方法に於て、Ｔ
３が５００乃至５５０℃の範囲内である方法。 １２、特許請求の範囲７）に記載した方法に於て、前記
工程（ハ）が、（ル）真空ハウジングに対してシラン、
６弗化タングステン及び水素の流れを供給し、６弗化タ
ングステンの流量はシランの流量の１乃至３倍の範囲内
にし、水素の流量はシランの流量の約１０倍にし、（オ
）前記工程（ル）の間、シリコンの百分率を５％未満に
して、タングステン及びシリコンの錯体を前記第１の層
の上に沈積する位高い温度Ｔ３まで基板を加熱する工程
を含む方法。 １３）シリコン基板を５００乃至５５０℃の範囲内の温
度に、Ｓ ｉ Ｈ４、ＷＦａ及びＨ２の反応ガスの雰囲
気内で加熱し、これらのガスの流量の比は、５ＩＨ４の
流量に対するＷＦａの流量の比が１乃至３、ＳｉＨ＋の
流量に対するＨ２の流量の比が約１０になるようにして
得られ、シリコン基板に、低圧化学蒸気沈積によって沈
積され、実質的にタングステンであって、シリコンが５
重量パーセント未満であり、バルク抵抗値が焼鈍なしに
８乃至１０マイクロオームｃｍの範囲内であり、８０°
のステップに対するステップ・カバリッジが９５％をこ
えるタングステンとシリコンの錯体。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/590,117 US4629635A (en) | 1984-03-16 | 1984-03-16 | Process for depositing a low resistivity tungsten silicon composite film on a substrate |
| US590117 | 1984-03-16 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60200966A true JPS60200966A (ja) | 1985-10-11 |
| JPH0576548B2 JPH0576548B2 (ja) | 1993-10-22 |
Family
ID=24360943
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60003438A Granted JPS60200966A (ja) | 1984-03-16 | 1985-01-14 | 複合被膜 |
| JP5100845A Expired - Lifetime JP2597072B2 (ja) | 1984-03-16 | 1993-04-27 | 複合被膜を沈積する方法 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5100845A Expired - Lifetime JP2597072B2 (ja) | 1984-03-16 | 1993-04-27 | 複合被膜を沈積する方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4629635A (ja) |
| EP (1) | EP0157052B1 (ja) |
| JP (2) | JPS60200966A (ja) |
| DE (1) | DE3480309D1 (ja) |
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