JPS61251053A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JPS61251053A JPS61251053A JP9093485A JP9093485A JPS61251053A JP S61251053 A JPS61251053 A JP S61251053A JP 9093485 A JP9093485 A JP 9093485A JP 9093485 A JP9093485 A JP 9093485A JP S61251053 A JPS61251053 A JP S61251053A
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- JP
- Japan
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- film
- gas
- layer
- melting point
- substrate
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- Pending
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
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
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術的分野〕
本発明は、半導体装置の製造方法に係り、特に高融点金
属よシなる電極・配線の形成方法に関する。
属よシなる電極・配線の形成方法に関する。
ＭＯ８集積回路では、ゲート電極および配線として多結
晶８ｉが多用されている。しかし多結晶Ｓｉは、燐（ト
）などの不純物をドープしても比抵抗が１０ Ω個程度
しかならず％Ａｔ等の金属膜に比べて抵抗が２桁も高い
。このため配線長の長い超大規模集積回路（ＶＬ８ Ｉ
）においては抵抗による配線の遅延時間を短くシ、素
子の高速動作化のために多結晶８ｉに代わる低抵抗のゲ
ート電極および配線材料として、高融点金属が必要不可
欠である。高融点金属の形成方法としては、現在スパッ
タリング法が主流であるが、段差被覆性が良い。
晶８ｉが多用されている。しかし多結晶Ｓｉは、燐（ト
）などの不純物をドープしても比抵抗が１０ Ω個程度
しかならず％Ａｔ等の金属膜に比べて抵抗が２桁も高い
。このため配線長の長い超大規模集積回路（ＶＬ８ Ｉ
）においては抵抗による配線の遅延時間を短くシ、素
子の高速動作化のために多結晶８ｉに代わる低抵抗のゲ
ート電極および配線材料として、高融点金属が必要不可
欠である。高融点金属の形成方法としては、現在スパッ
タリング法が主流であるが、段差被覆性が良い。
汚染が少ない、形成した膜の密着性が良い等の理由によ
り、気相化学成長法（ＣＶρ）による高融点金＆膜の形
成法が望まれている。
り、気相化学成長法（ＣＶρ）による高融点金＆膜の形
成法が望まれている。
ところが１例えば六弗化タングステン（ＷＦａ）ガスを
用いた気相成長法では、下地によるＷ成長量依存性（選
択性）があるためＳｉ上のみ選択的にＷ膜を形成できる
反面、二酸化シリコン［（Ｓｉ０２）等の絶縁膜上には
形成しにくく電極および配線となる均一な金属薄膜形成
を困難なものにしていた。
用いた気相成長法では、下地によるＷ成長量依存性（選
択性）があるためＳｉ上のみ選択的にＷ膜を形成できる
反面、二酸化シリコン［（Ｓｉ０２）等の絶縁膜上には
形成しにくく電極および配線となる均一な金属薄膜形成
を困難なものにしていた。
、〔発明の目的〕
本発明は、上記の点に鑑み下地による金属の成長の選択
性を少なくシ、気相成長法によシ均一な金属膜全形成す
ること全可能とした半導体装置の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
性を少なくシ、気相成長法によシ均一な金属膜全形成す
ること全可能とした半導体装置の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
本発明者は、前述した金属膜の選択気相成長法について
種々実験した結果、堆積初期に起こるＷＦｅガスとＳｉ
基板との還元反応■）で生じるシリコン７フ化物（Ｓｉ
Ｆｘ）が金属の選択成長を悪くする原因であることを見
い出した。
種々実験した結果、堆積初期に起こるＷＦｅガスとＳｉ
基板との還元反応■）で生じるシリコン７フ化物（Ｓｉ
Ｆｘ）が金属の選択成長を悪くする原因であることを見
い出した。
２ＷＦａ ＋ ３８ｉ ’２憇時２Ｗ＋ ３８ ｉ Ｆ
４↓・・・・・・■これはＳｉ還元反応で生じた５ｉＦ
ｘがＳ ｉ０２等の絶縁膜上に吸着しやすく吸着した５
ｉＦｘ上でＷＦ６ガスとＨ２ガスの還元反応が起こ九Ｗ
膜の選択性を悪くしていることを明らかにした。さらに
Ｗ膜堆積初期に。
４↓・・・・・・■これはＳｉ還元反応で生じた５ｉＦ
ｘがＳ ｉ０２等の絶縁膜上に吸着しやすく吸着した５
ｉＦｘ上でＷＦ６ガスとＨ２ガスの還元反応が起こ九Ｗ
膜の選択性を悪くしていることを明らかにした。さらに
Ｗ膜堆積初期に。
ＳｉＦ４ガスを導入して高周波を印加し５ｉＦｘｆｔプ
ラズマ解離することにより被処理基板上に５ｉＦｘの吸
着層を形成し、吸着層上でＷＦ’６ガスとＨ２ガスの還
元反応を安定に行なうことによジ、Ｗ膜が成長しにくい
二酸化シリコン上にも均一な金属膜を形成できることを
確認した。
ラズマ解離することにより被処理基板上に５ｉＦｘの吸
着層を形成し、吸着層上でＷＦ’６ガスとＨ２ガスの還
元反応を安定に行なうことによジ、Ｗ膜が成長しにくい
二酸化シリコン上にも均一な金属膜を形成できることを
確認した。
そこで本発明は上記知見に基づき気相成長法により高融
点金属薄膜を形成するに当って８ｉＦ４ガスをプラズマ
解離せしめることによＪＳｉＦｘの中間層を被処理基板
上に形成し、高融点金属膜が成長しにくい下地に対して
も均一な高融点金属膜を形成できるように気相成長条件
を設定したことを特徴とする。
点金属薄膜を形成するに当って８ｉＦ４ガスをプラズマ
解離せしめることによＪＳｉＦｘの中間層を被処理基板
上に形成し、高融点金属膜が成長しにくい下地に対して
も均一な高融点金属膜を形成できるように気相成長条件
を設定したことを特徴とする。
本発明によれば、高融点金属膜全形成しにくい二酸化シ
リコン、窒化シリコン膜上にも良質な高融点金属膜を形
成することができ段差被覆性が良く汚染の少ない接着力
が高い電極および配線を形成することができる。
リコン、窒化シリコン膜上にも良質な高融点金属膜を形
成することができ段差被覆性が良く汚染の少ない接着力
が高い電極および配線を形成することができる。
以下、本発明の実施例について図面を参照しなつ詳細に
説明する。第１図は本発明のタングステン（Ｗ）電極・
配置！！を用い九半導体装置の一実施例の断面図である
。１１はシリコｙ （Ｓｉ）基板、１２は二酸化シリコ
ン（ＳｉＯｚ）膜等の絶縁膜、１３は電極窓、１５はＷ
電極および配線である。
説明する。第１図は本発明のタングステン（Ｗ）電極・
配置！！を用い九半導体装置の一実施例の断面図である
。１１はシリコｙ （Ｓｉ）基板、１２は二酸化シリコ
ン（ＳｉＯｚ）膜等の絶縁膜、１３は電極窓、１５はＷ
電極および配線である。
次に本発明の係る製造方法を第２図（ａ）〜（ｂ）の工
程順断面図を用いて説明する。第２図（ａ）に示すよう
にＳｉ基板１１に８ｉ０２”膜１２’を所定パターンに
形成し、電極窓１３を形成する。次に（ｂ）の如く８ｉ
Ｆ４ガスを反応管に導入し高周波コイルよシ凡そｌ（ｋ
ｗ）の高周波電力を印加し上記導入ガスをプラズマ解離
し、シリコン基板１１全体に巣分子層以上の５ｉＦｘ吸
着層１４を形成する。５ｉＦｘ吸着層１４形成後、引き
続き反応管にＷＦ６ガとＨ２ガスを導入しくＣ′）の如
く気相成長法により吸着層１４上にＷ膜１５を約５００
ＯＡ形成する。吸着層１４はＷ膜形成時Ｗ膜中に拡散す
る。この実験では吸着層１４、Ｗ膜１５の形成は拡散炉
タイプの減圧気相成長装置を用い反応室内の圧力Ｑ、
２ Ｔｏｒｒ基盤温度４５０℃とし吸着層形成はＳｉＦ
４ガス流量１００ＣＣ／ｆｎｉｎ高周波印加時間３分、
Ｗ膜形成はＷＦ６ガス流量５ ｃｃ／ｆｒ１ｉ ｎ 、
Ｈ２ガス流ｉ ２００ＣＣ／ｆｎｉｎ 、堆積時間は
８０分で行った。このあとは、通常の工程に従って進め
てよく、即ち、所定のパターンに従ってフォトエツチン
グを行い、上記Ｗ膜１５を選択的に除去する工程を経て
第２図［ｄ）に示すように所望のＷ電極・配線１５が得
られる。このように本実施例によフ得られた半導体装置
は、８ｉ０２等の絶縁膜上にも密着性良く均一な膜を形
成できる。また１段差部においてもほぼ一様な厚土に形
成でき気相成長法による高融点金属電極・配置’を可能
とする。なお上記実施例は、Ｗ膜形成前に５ｉＦｘ吸着
層を形成したものであるが、素子の平坦化のためにはＳ
ｉ上のみに選択的にある膜厚のＷ膜を形成した後、５ｉ
Ｆｘ吸着層を形成し、引き続き上記工程にしたがりてＷ
電極配線を形成した方がよい。
程順断面図を用いて説明する。第２図（ａ）に示すよう
にＳｉ基板１１に８ｉ０２”膜１２’を所定パターンに
形成し、電極窓１３を形成する。次に（ｂ）の如く８ｉ
Ｆ４ガスを反応管に導入し高周波コイルよシ凡そｌ（ｋ
ｗ）の高周波電力を印加し上記導入ガスをプラズマ解離
し、シリコン基板１１全体に巣分子層以上の５ｉＦｘ吸
着層１４を形成する。５ｉＦｘ吸着層１４形成後、引き
続き反応管にＷＦ６ガとＨ２ガスを導入しくＣ′）の如
く気相成長法により吸着層１４上にＷ膜１５を約５００
ＯＡ形成する。吸着層１４はＷ膜形成時Ｗ膜中に拡散す
る。この実験では吸着層１４、Ｗ膜１５の形成は拡散炉
タイプの減圧気相成長装置を用い反応室内の圧力Ｑ、
２ Ｔｏｒｒ基盤温度４５０℃とし吸着層形成はＳｉＦ
４ガス流量１００ＣＣ／ｆｎｉｎ高周波印加時間３分、
Ｗ膜形成はＷＦ６ガス流量５ ｃｃ／ｆｒ１ｉ ｎ 、
Ｈ２ガス流ｉ ２００ＣＣ／ｆｎｉｎ 、堆積時間は
８０分で行った。このあとは、通常の工程に従って進め
てよく、即ち、所定のパターンに従ってフォトエツチン
グを行い、上記Ｗ膜１５を選択的に除去する工程を経て
第２図［ｄ）に示すように所望のＷ電極・配線１５が得
られる。このように本実施例によフ得られた半導体装置
は、８ｉ０２等の絶縁膜上にも密着性良く均一な膜を形
成できる。また１段差部においてもほぼ一様な厚土に形
成でき気相成長法による高融点金属電極・配置’を可能
とする。なお上記実施例は、Ｗ膜形成前に５ｉＦｘ吸着
層を形成したものであるが、素子の平坦化のためにはＳ
ｉ上のみに選択的にある膜厚のＷ膜を形成した後、５ｉ
Ｆｘ吸着層を形成し、引き続き上記工程にしたがりてＷ
電極配線を形成した方がよい。
また上記実験データは、Ｗ膜全形成させた場合のもので
あるが六沸化モリブデン（ＭｏＦ６）を用いてＭＯ膜を
気相成長させた場合にも全く同様であった。更に上記一
実施例に示した反応圧及び流量温度は本発明を限定する
ものでなく、形成するＷ膜の厚さ等に応じて種々選択し
得るものである。
あるが六沸化モリブデン（ＭｏＦ６）を用いてＭＯ膜を
気相成長させた場合にも全く同様であった。更に上記一
実施例に示した反応圧及び流量温度は本発明を限定する
ものでなく、形成するＷ膜の厚さ等に応じて種々選択し
得るものである。
第１図は、本発明の実施例の方法によって形成させたＷ
ｔ！極・配線を示す断面図、第２図（ａ）〜（ｄ）は１
本発明の一実施例として配線の形成工程を示す工程断面
図である。 １１・・・シリコン基板、 １２・・・絶Ｒ膜、１３
・・・電極窓。 １４・・・吸着層、１５・・・Ｗ膜。 （７３１７） 弁理士 則近憲佑（ほか１名）第１図 第２図
ｔ！極・配線を示す断面図、第２図（ａ）〜（ｄ）は１
本発明の一実施例として配線の形成工程を示す工程断面
図である。 １１・・・シリコン基板、 １２・・・絶Ｒ膜、１３
・・・電極窓。 １４・・・吸着層、１５・・・Ｗ膜。 （７３１７） 弁理士 則近憲佑（ほか１名）第１図 第２図
Claims (2)
- （１）シリコン基板上に電極および配線となる金属膜を
気相成長させる工程を含む半導体装置の製造方法におい
て、前記金属膜の気相成長工程は、シリコンフッ化物ガ
スをプラズマ解離せしめることによりシリコンフッ化物
の吸着層を被処理基板上に形成する工程と、形成した吸
着層上に金属弗化物ガスと水素ガスを供給し金属膜を形
成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - （２）前記金属フッ化物ガスは六弗化タングステンまた
は六弗化モリブデンであることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9093485A JPS61251053A (ja) | 1985-04-30 | 1985-04-30 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9093485A JPS61251053A (ja) | 1985-04-30 | 1985-04-30 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61251053A true JPS61251053A (ja) | 1986-11-08 |
Family
ID=14012275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9093485A Pending JPS61251053A (ja) | 1985-04-30 | 1985-04-30 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61251053A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5686355A (en) * | 1994-10-27 | 1997-11-11 | Sony Corporation | Method for forming film of refractory metal |
-
1985
- 1985-04-30 JP JP9093485A patent/JPS61251053A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5686355A (en) * | 1994-10-27 | 1997-11-11 | Sony Corporation | Method for forming film of refractory metal |
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