JPS61228623A - 耐熱性金属の珪化膜成長方法および装置 - Google Patents

耐熱性金属の珪化膜成長方法および装置

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JPS61228623A
JPS61228623A JP60171934A JP17193485A JPS61228623A JP S61228623 A JPS61228623 A JP S61228623A JP 60171934 A JP60171934 A JP 60171934A JP 17193485 A JP17193485 A JP 17193485A JP S61228623 A JPS61228623 A JP S61228623A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、耐熱性金属(refractory 5I
ellの珪化膜の成長法、および装置に関し、特にエレ
クトロニクス機器のマイクロコンポーネントの製造、特
にシリコンに関する超大規模集積回路(以下rVLsI
Jで表わす)の分野に関する。
〈従来の技術〉 耐熱性金属の珪化膜成長方法として、従来からの、共堆
積法(codecomposition method
s)特に共原子化法(coatomization m
ethods)がよく知られている。しかし、後者の方
法は選択的でない。そして、上述のようにして得られた
膜は抵抗率を下げるため、さらに1000℃で1ないし
2時間、又は1100℃で約30分焼きなまさなければ
ならない。
Ooまた、この他にも、シリコン基板上に耐熱性金属の
珪化膜を成長させる方法が知られている。すなわち、低
温度のシリコン基板上に、約10−4パスカルの圧力下
で耐熱性金属を堆積し、その後、膜を焼きなます方法で
あ) る。
〈発明が解決しようとする問題点〉 しかし、上述の方法のうちのの方法で得られた金属の珪
化膜は、焼きなましをほどこしても、厚さ150n−以
下の膜の抵抗率は高く、また、厚さ4 ru+1以上の
膜は焼きなまし中に破損してしまう欠点がある。
まtコ、Oの方法で得られた金属の珪化膜は1、非常に
表面が粗く、簡単に剥がれてしまう欠点があった。
この発明は、以上に述べた従来の、耐熱性金属の珪化膜
成長方法の欠点を除去した新規な耐熱性金属の珪化膜成
長方法を提供しようとするものである。
また、この発明は上述した耐熱性金属の珪化膜成長方法
に好適な装置を提供しようとするものである。
く問題点を解決するための手段および作用〉この発明は
、上述の目的を達成するため、耐熱性金属の珪化膜の成
長を行わせるに当って、シリコン基板を清浄化する工程
と、当該工程後シリコン基板を超高真空下で熱的に脱ガ
スしながら、600〜800℃に加熱し、当該温度にお
いてシリコン基板上に少(とも一種の耐熱性金属を蒸着
する工程と、当該工程後温度を連続的に降下させること
を特徴とするものである。
上述した耐熱性金属の珪化膜の成長方法は選択的プロセ
スであり、得られた珪化金属膜は焼きなましを必要とし
ない。また、この珪化金属膜は極めて安定度が高く、熱
処理によって#%書質しないへしかも薄膜(およそ30
〜10100tu表面に平行な方向の導電性が高(、シ
リコンとの接触面の抵抗も小さい。この発明の対象であ
るプロセスはとりわけマイクロエレクトロニクスの分野
、多結晶シリコングリッドMO8)ランシスターの製造
に利用できる。MOS)ランシスターの場合、グリッド
の上に薄い耐熱性珪化金属膜を成長させることによりグ
リッドの抵抗を低下させることができる。また、この発
明は、この種の薄膜をソースやドレインの上に乗せるこ
とにより、ソースやドレインへのMOS)ランシスター
のアクセス抵抗を低下させるためにも利用できる。この
発明の対象であるプロセスは、MOSトランジスターの
グリッド、ソース、ドレインの上に同時に耐熱性珪化金
属膜を作る場合に非常に大きなメリットを発揮する。と
いうのは、このプロセスは選択性が高いのでマスキング
を防止できるからである。
基板を構成するシリコンは単結晶でも多結晶でもよい。
耐熱性金属としては、タングステン、モリブデン、タン
タル、ニオビウム、レニウムなどから幾つかを選ぶこと
ができる。
本発明の対象である成長方法を実際に用いる場合には、
脱ガスおよび蒸着は前もって1O−8パスカルに圧力を
下げておいた主容器の中で行なわれる。
できれば、基板の加熱は耐熱性金属を蒸着させない面に
熱を放射することによって行うのが望ましい。
また、蒸着中は蒸着面に垂直な軸を中心にして基板を回
転させることが望ましい。
また、この1種類以上の耐熱性金属の珪素化合物膜をシ
リコン基板上に成長させるための装置をも対象としてい
る。この装置は以下のごとく構成される。
−気密性主容器と、 −この気密性主容器に設けた高真空を発生させるための
手段と、 −基板をサポートするための手段と、 段とから成る。
この発明の対象である装置の実際の製作に当たっては、
この他にも密閉補助容器と基板運搬装置が取り付けられ
る。補助容器は気密主容器とつながっているが、その間
を遮断することもでき、基板の保管に用いられる。連搬
装璽は基板を1つ1つ補助容器から気密主容器に、また
逆方向に移動させる。
加熱手段は基板の裏面に向かって熱を放射する形式のも
のが望ましい。
また本発明の対象である装置には、基板面に対して垂直
な軸のまわりに基板を回転させるための、サポート回転
装置を取り付けることが望ましい。
く実 施 例〉 以下、添付の図面に基づいてこの発明の一実施例につい
て説明する。
ただし、これはあくまで−例として示されたものであり
本発明はこれに限定されるものでばない。
−図1はこの発明の対象である装置の特定の製作方法の
部分的な略図であり、 −図2は図1を補完する略図である。
本発明の場合、1種類以上の耐熱性金属の珪素化合物膜
をシリコン基板(以下、単に「基板」という)上に成長
させるためには、このシリコン基板にn”p p”p 
np pp と配置されたゾーン、内在ゾーン、シリカ
ゾーン、単結晶あるいは多結晶シリコンゾーンがなけれ
ばならない。この基板はまず極めて入念に化学洗浄され
るが、これは以下のような工程からなる。
−基板を10分間80℃のトリクロルエチレンに浸し超
音波を照射する。
−基板を10分間20℃のアセトンに浸し超音波を照射
する。
一基板を10分間20℃のメタノールに浸し超音波を照
射する。
−j(妬 島 111/、$ 聞−を障し^馳1戸 讐
1−トー 基板を20秒間20%に希釈されたふり化水
素酸に浸す。この工程とその前の工程は3回ずつ繰り返
す。
−アンモニア3容積、過酸化水素1容積、水1容積から
なる20℃の混合液に基板を10分間浸す。
−説イオンされた水中で基板を1分間すすぐ。
−基板を20秒間20%に希釈されたふっ化水素酸に浸
す。
−説イオンされた水中で基板を5分間すすぐ。
−塩酸3容積、過酸化水素1容積、水1容積からなる2
0℃の混合液に基板を10分間浸す。 。
−説イオンされた水中で基板を10分間すすぐ。
−基板を乾燥窒素中で乾燥させる。
このような基板の化学洗浄あるいは前処理によりウェハ
ーの表面が酸化されるーこうして形成された薄い酸化珪
素の膜は、続いて説明されるように、熱処理あるいは脱
ガスの過程で取り除かれる。
上記の方法により多数の基板を同時に処理する乙とがで
きる。
洗浄が終わると基板は図1および2に示されている装置
に入れられ、後述されるような処理を受ける。
この装置は本質的に、基板を収納する補助容器2と基板
処理用の主容器4で構成されている。各容器2および4
は当然気密であり、互いにバルブ6全通してつながって
いるが、このバルブを閉めることにより互いに遮断する
ことも可能である。
補助容器2と主容器4にはそれぞれ排気装置8と10が
あり容器中の圧力を10パスカルまで低下させることが
できる。この排気装置はUHV (超高真空)タイプで
あるので、低温型、イオン型、ターボモレキュラー型で
ある。
補助容器2の上部はロック12とつながっている。この
ロックはバルブ14を用いて基板を導入するために設け
られている。
主容器4の下部には1つあるいは幾つかのルツボ16が
サポート18の中に置かれおり、これらのルツボ1つ1
つに耐熱性金属蒸着ガン20が組み合わされている。ル
ツボ16、ルツボサポータ18、蒸着ガン20は、循環
液体窒素で冷却される低温パネルに包まれており、この
低温パネルの上部には穴23が1つあけられていて、金
属の蒸発によって発生した金属の蒸気がここを通るよう
になっている。
循環液体窒素で冷却されるもう1つの低温パネル24が
低温パネル22の上に置かれている。この低温パネル2
4にも、低温パネル22の穴に向かい合う位置に穴25
があけられている。
主容器4にはこの他、処理される基板28のサポート装
置26、基板の放射加熱型30、基板回転手段32があ
る。
基板回転手段32は水平ボールベアリングを有し、水平
ボールベアリングは低温パネル24の上に取り付けであ
るが、このボールベアリングの軸は低温パネル22と2
4にあけられている穴の軸に一致している。ボールベア
リングの上リング34は主容器に対して回転でき、下リ
ング36は主容器に固定されている。
サボー■・装置26は上リングに固定された幾つかのア
ーム、たとえcs″互いに180度をなす3本のアーム
からなっており、基板28を低温パネル24の上に水平
に保つようになっている。
主容器4上部のボールベアリング32の上には、カバー
40で密閉されたサポート38がある。この図には描か
れていないがサポート38にはモーターが取り付けてあ
り、やはりこの図に描かれていないピニオンを回転さ4
4ドア/7”1I7−)ト”−11’+nt層鮮17”
)−〒LI+’−ノ/’IJが回転する。このため上リ
ングには歯が刻まれている。基板28は耐熱性金属が蒸
着される面39がルツボ16の方を向くようにアーム2
6に乗せられる。
加熱器30は主容器4に対して固定されており、基板2
8を蒸着される面39あるいは裏面4から加熱するため
サポート38に取り付けられている。加熱器30には、
同様にサポート38によって主容器4に固定された熱シ
ールド42がある。この熱シールド42のまわりには水
冷パネル44があり、これもやはりサポート38によっ
て主客W!!4に対して固定されている。
未処理基板46は、導入評甲=ロック121の上部から
補助容器2の下部までまたその反対方向に移動できるカ
セット48に保管される。このためカセットには、図に
は示されていないがガイドが取り付けられている。この
ガイドは、導入ロックの上部と補助容器の下部の間に平
行に立てられ、バルブ14の所で中断された2本の垂直
柱を滑るようになっている。ラック52も柱50に平行
に導入ロックの上部と補助容器の下部の間に立てられ、
バルブ14で中断されている。カセットにはモーターが
付いている。このモーターは図には示されていないが、
同様に図には示されていないフレキシブル電気ケーブル
によって外部からgk縦される。このモーターは、ラッ
ク52と噛み合っている図には示されていない歯車を同
期的に回転させる。これらの歯車は、一方がバルブ14
付近でラック52が中断されている地点にある時も、他
方はラックに噛ミ合っているよう高さを変えてカセット
に取り付けられている。このようにモーターを操作する
ことにより、カセットを補助容器2の中に降ろしたり、
導入ロック12まで持ち上げたりできるのである。
カセットは平行六面体であり、バルブ6の方、すなわち
主容器4の方を向いている面54と、それに向かい合う
面56が開いている。
未処理基板46は面56からカセットに入り、その中に
水平に並べられ、面54から出ていき、またそれと逆の
動きをする。カセット48中での基板の移動は、図には
示されていないスライダーによって行なわれる。基板は
処理される面が下を向くようカセット中に並べられる。
互いに平行な水平レール58は、バルブ6に近い方の柱
50からバルブ6を通ってサポート装置26まで延びて
おり、カセット48中の各基板46をサポート手段26
まで運ぶために使われる。レール58はバルブ6に伸縮
部分60を有し、各バルブ6の容器が閉じた時には引っ
込められる。
図1および2に示されているこの発明の対象である装置
には、カセット48がバルブ6の正面に来た時に基板4
6を1つずつカセットは8からサポート装置26まであ
るいはその逆方向に移動させる装置62もある。この移
動手段62は、補助容器2に気密式に連結されている二
次容@64の中に置かれている。
二次容器64はバルブ6に遠い方の柱50およびレール
58に向かい合うように配置されている。
移動装置62は、二次容器64の中をレール58に平行
に延びている水平棒で構成されており、この棒はその先
端に基板46をつかむピンセット66が取り付けてあり
、二次容器64と同様、レール58の上の基板46をカ
セット48からサポート装置26まであるいはその逆方
向にガイドするのに十分な長さがある。棒62は、この
例では、二次容Wi64の外に取り付けられている磁石
65によって動かされる。二次容器64は非磁性素材で
作られており、棒62のピンセット66の反対側の端に
は軟鉄67が取り付けであるので、磁石の動きによって
それと「向き合って」軟鉄67が動き、その結果棒が動
かされる。
主客′Ia4には、サポート装置26の上の幕府28卆
IIu官し某朽のPA摩卆光学的に測定するために1つ
あるいは幾つかの覗き窓68がある。
図1および2に示されている装置は大きさの異なる種々
の基板に適用できる。ある大き゛さの1グループの基板
を処理し終えると、カセット48を取り替え、それに応
じてレール58とサポート装置26を適切な寸法のレー
ルおよびサポート装置に取り替えるだけで、別の大きさ
の基板を処理することができる。
放射加熱器30はもっと大型化することもできる。
この放射非接触式加熱器は基板28を20〜1200℃
の温度に加熱することができるよう設計されている。
この発明の対象である耐熱制金属の珪化膜成長法のプロ
セスは以下のように行なわれる。
バルブ6と14が閉じられると、既述のような方法で前
もって洗浄された基板がカセット48に導入される。続
いてカセットは柱50とラック52に沿って、開かれて
いる導入口ツク12の中に入る。ついでこのロックは密
閉され、バルブ14が開き、カセット48はそのモータ
ーの動きにより、カセットの一番下にある基板がレール
58と棒62の高さに来るよう、補助容器2の中に下降
する。
排気装[8により補助容−2の中の圧力が10パスカル
まで低下されるとバルブ6が開く。棒62が自分と同じ
高さにある基板に向かって移動し、ピンセット66でそ
れをつかむ。乙の棒62の動きによって基板はカセット
48の面54を通りレール58の上の滑ってサポート装
置26まで移動し、そこにセットされる。レール58の
伸縮可能区間60はあらかじめ残りの区間を連結するよ
う伸ばされている。続いて棒62は基板を放し、そこか
ら遠ざかる(サポート装置26の上に置かれた基板は基
板28と呼ばれる)。
サポート装置は回転し、基板は加熱器によって裏面から
加熱される。加熱は、常温から800℃前後の温度まで
30分はどで時間にましい。
この後、800℃前後の温度に保たれている基板のルツ
ボ16に向かい合っている面、あるいは「前面」に耐熱
性金属が蒸着される。
蒸着率は、基板の表に1秒間に0.1nmの厚さで金属
が付着するように決定される。
蒸着が終わると、すなわち基板の前面に所定の厚さの金
属が付着すると、加熱器の出力が徐々に小さくされ、基
板の温度を常温(約20℃)にまで下げる。
基板は回転をやめ、棒62のピンセット66によってつ
かまれ、棒62の後退によってカセット48の中に収納
される。棒の厚さは当然のことながらカセット内の基板
と基板の間隔に適した厚さである。
続いてカセット48は、そのすぐ上の基板がレール58
と棒62の高さに来るよう下降し、この基板が今述べた
方法で処理される。
残りの総ての基板についても同様である。基板が総て処
理され終わると、バルブ6が閉じ、バルブ14が開いて
カセットは二4−四ツク12の中に上昇する。ここでバ
ルブ14が閉じ、四ツクが開いてカセットが取り出され
る。
続いて別のグループの基板を上記の方式で処理すること
ができる。
主容器4の中で800@c前後に加熱された基板の前面
に蒸着された耐熱性金属は基板の珪素と反応して導電性
の耐熱性珪化金属薄膜を形成する。厚さ10〜100 
+mの珪化金属膜を作ることが可能である。この珪化金
属膜焼きなましを行う必要がなく、10〜100マイク
ロオーム/crnという良好な電気抵抗率を持っている
。この抵抗度は当然、用いられた耐熱性金属の種類や膜
の厚さに規定される。
しかしこの膜を1100℃前後で焼きなましてその安定
度を更に高めることも可能である。
〈発明の効果〉 以上の説明から明らかなように、この発明た珪化金属膜
は従来の耐熱性金属の珪化膜成長法と異なり、シリコン
板上を超高圧真空下で熱的に脱ガスし、高温に加熱しな
がらその表面に耐熱性金属を蒸着した後、温度を連続的
に降下するから、シリコン基板表面に珪化金属層が生成
されるから、 ■ 極めて安定した耐熱性珪化金属膜が得られる。
■ 耐熱性珪化金属膜形成後、さらに高温で焼きなまし
処理を必要としない。
■ 得られる耐熱性珪化金属膜表面に平行な方向の導電
性が高く、基板(シリコン基板)との接触面の抵抗率が
小さい。
■ とりわけ、マイク四エレクトロニクスの分計、多結
晶シリコングリップMO5)−ランシスタの製造に好適
である。
■ 厚さを4 nm以上にしても剥離しない。
■ 選択的プロセスであるから、この方法をMos+・
ランシスターのグリッド、ソース、ドレイントにIPi
詰に耐執性往化合厘膜葵串成させる場合に適用すると、
マスキングを防止できる等の利点がある。
【図面の簡単な説明】
図1は本発明の耐熱性金属の珪化膜成長装置の要部断面
図、図2は図1の耐熱性金属の珪化膜成長装置中の気密
性主容器の要部断面図である。 図中、2・・・補助春型、4・・・気密性主容器、6・
・・気密性主容器と補助容器間接続バルブ、8゜10・
・・排気装置、12・・・ロック、14・・・バルブ、
16・・・ルツボ、18・・・ルツボサポータ、20・
・・蒸着ガン、22,24・・・低温パネル、26・・
パ基板のサポート装置、28・・・シリコン基板(処理
済)、30・・・基板放射加熱型、32・・・基板回転
手段、44・・・水冷パネル、46・・・未処理シリコ
ン基板、48・・・カセット、54・・・気密性主容器
4側の面、56・・・54と向い合う面、58・・・レ
ール、62・・・基板移動手段。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)シリコン基板を清浄化する工程と、当該工程後シ
    リコン基板を超高真空下で熱的に脱ガスしながら、60
    0〜800℃に加熱し、当該温度においてシリコン基板
    上に少くとも一種の耐熱性金属を蒸着する工程と、当該
    工程後温度を連続的に降下する工程とから成ることを特
    徴とする耐熱性金属の珪化膜成長方法。
  2. (2)前記シリコン基板の熱的脱ガス工程および蒸着工
    程を、予め10^−^8パスカル程度に圧力を低下させ
    た主容器内で行うことを特徴とする特許請求の範囲第(
    1)項記載の耐熱性金属の珪化膜成長方法。
  3. (3)耐熱性金属蒸着面と反対側の面へ放射線を照射し
    てシリコン基板を所定温度に加熱することを特徴とする
    特許請求の範囲第(1)項記載の耐熱性金属の珪化膜成
    長方法。
  4. (4)前記耐熱性金属の蒸着中、シリコン基板をその蒸
    着面に垂直な軸の周りに回転させながら蒸着することを
    特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の耐熱性金属
    の珪化膜成長方法。
  5. (5)気密性主容器と、この気密性主容器に設けた高真
    空を作るための手段と、基板をサポートするための手段
    と、基板加熱手段と、基板の表面に耐熱性金属を蒸着さ
    せる蒸着手段とから成ることを特徴とするシリコン基板
    上に少くとも一種の耐熱性金属の珪素化合物膜を成長さ
    せる装置。
  6. (6)前記の他に、更に基板保管のために気密性主容器
    とつながりまた気密性主容器に対してアイソレート可能
    の補助容器と、基板を補助容器から気密性主容器へ、又
    は逆方向に連続して又は個々に移動させる手段を設けた
    ことを特徴とする特許請求の範囲第(5)項記載の装置
  7. (7)さらに基板の裏面に熱放射する加熱手段を設けた
    ことを特徴とする特許請求の範囲第(5)項記載の装置
  8. (8)前記の他、更に基板面に垂直な軸の周りに基板を
    回転させる基板回転手段を設けたことを特徴とする特許
    請求の範囲第(5)項記載の装置。
JP60171934A 1984-08-06 1985-08-06 耐熱性金属の珪化膜成長方法および装置 Pending JPS61228623A (ja)

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