JPS6250468A - 薄膜のプラズマ気相成長方法 - Google Patents
薄膜のプラズマ気相成長方法Info
- Publication number
- JPS6250468A JPS6250468A JP18953185A JP18953185A JPS6250468A JP S6250468 A JPS6250468 A JP S6250468A JP 18953185 A JP18953185 A JP 18953185A JP 18953185 A JP18953185 A JP 18953185A JP S6250468 A JPS6250468 A JP S6250468A
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- JP
- Japan
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- film
- plasma
- substrate
- thin film
- raw gas
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- Pending
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Formation Of Insulating Films (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】
〔発明の利用分野〕
本発明は気相成長方法によって金属等の薄膜を形成する
方法に係り、特に凹凸の激しい基体上に被覆性良く薄膜
を形成するのに好適な気相成長方法に関するっ 〔発明の背景〕 ２Ｗ７ツ【＝＝ｊ−ｗ＆４コ＊ｒ＝’＋ａノ１ｙ−１−
ト・４ｅノ１ｒ・１−ｅＰｌコロｎ（シ官；■ｖ悔ｔΔ
−−１・−−Ｉ−れ１回路基板上の急峻な段差上に配線
層や絶縁層を形成する必要に迫られてきている。そこで
、薄膜形成プロセスの中でも段差被覆性に優れる方法と
して気相成長法（ＣＶＤ）が注目されているっしかしな
がら気相成長法に３いても、第２図（ａ）に示すように
基板１のエツジ部に嘆２が堆積し易い性質をもつため、
膜厚を厚くすると第２図（ｂ）に示すように膜中にボイ
ド３が残存してしまうっ膜中に残存したボイドは後の工
程で回路基板をエツチングや加熱処理する際に膜にクラ
ック等の欠陥を発生させる原因になるとともに回路素子
の動作不安定の原因ともなり得る。なお、気相成長法に
おける段差被覆性についてはジャーナル、オブ、バキウ
ム、サイエンス、テクノロジー（Ｊ、 Ｖａｃ、 Ｓｃ
ｉ、 Ｔｅｃｈ −ｎｏｌ、 ） Ｂ １ （１） 、
ｐ５４〜６１ （１９８３）で示されている。
方法に係り、特に凹凸の激しい基体上に被覆性良く薄膜
を形成するのに好適な気相成長方法に関するっ 〔発明の背景〕 ２Ｗ７ツ【＝＝ｊ−ｗ＆４コ＊ｒ＝’＋ａノ１ｙ−１−
ト・４ｅノ１ｒ・１−ｅＰｌコロｎ（シ官；■ｖ悔ｔΔ
−−１・−−Ｉ−れ１回路基板上の急峻な段差上に配線
層や絶縁層を形成する必要に迫られてきている。そこで
、薄膜形成プロセスの中でも段差被覆性に優れる方法と
して気相成長法（ＣＶＤ）が注目されているっしかしな
がら気相成長法に３いても、第２図（ａ）に示すように
基板１のエツジ部に嘆２が堆積し易い性質をもつため、
膜厚を厚くすると第２図（ｂ）に示すように膜中にボイ
ド３が残存してしまうっ膜中に残存したボイドは後の工
程で回路基板をエツチングや加熱処理する際に膜にクラ
ック等の欠陥を発生させる原因になるとともに回路素子
の動作不安定の原因ともなり得る。なお、気相成長法に
おける段差被覆性についてはジャーナル、オブ、バキウ
ム、サイエンス、テクノロジー（Ｊ、 Ｖａｃ、 Ｓｃ
ｉ、 Ｔｅｃｈ −ｎｏｌ、 ） Ｂ １ （１） 、
ｐ５４〜６１ （１９８３）で示されている。
本発明の目的は、深溝を有する基板上に膜形成するよう
な場合でも膜中にボイドが生じＫくい段差被覆性に優れ
る気相成長法を提供することにある。
な場合でも膜中にボイドが生じＫくい段差被覆性に優れ
る気相成長法を提供することにある。
本発明では、プラズマ気相成長法において用いる原料ガ
スとして、 （１）膜の成分を含みかつプラズマ解離により膜をエツ
チングする作用のある物質を生成する化合物と。
スとして、 （１）膜の成分を含みかつプラズマ解離により膜をエツ
チングする作用のある物質を生成する化合物と。
（２） 前記したエツチング作用のある分解生成物質
と容易に反応して安定な物質を生成する物質とを用い、
前記（１）の原料ガスをプラズマ解離するとともに、前
記（２）の原料ガスを間歇的に反応室内に導入し、基板
上に所望の膜を形成させることを特徴とする。
と容易に反応して安定な物質を生成する物質とを用い、
前記（１）の原料ガスをプラズマ解離するとともに、前
記（２）の原料ガスを間歇的に反応室内に導入し、基板
上に所望の膜を形成させることを特徴とする。
このようにすることにより、（２）の原料ガスを反応室
内に導入している間は、（１）の原料ガスの分解によっ
て生じたエツチング物質は（２）の原料ガスと反応して
安定物質となるため実質的に膜をエツチングすることな
く、膜形成がおこるが（２）の原料ガスを反応室内に導
入していない時は、上記エツチング物質により膜がエツ
チングされる。すなわち、膜の堆積とエツチングが交互
に起こる。基板段差部のエッヂ部のように堆積が起こり
易い部分は、原料ガスの衝突確率の大きい個所であるの
で、エツチングも起こり易い。
内に導入している間は、（１）の原料ガスの分解によっ
て生じたエツチング物質は（２）の原料ガスと反応して
安定物質となるため実質的に膜をエツチングすることな
く、膜形成がおこるが（２）の原料ガスを反応室内に導
入していない時は、上記エツチング物質により膜がエツ
チングされる。すなわち、膜の堆積とエツチングが交互
に起こる。基板段差部のエッヂ部のように堆積が起こり
易い部分は、原料ガスの衝突確率の大きい個所であるの
で、エツチングも起こり易い。
したがって堆積とエツチングの割合を適当に選ぶこと罠
より、エッヂ部により厚く堆積するオーバハング現象を
抑制しながら膜形成を進めることができ、第２図（ｂ）
に示したような膜中リポイド発生を防ぐことができる。
より、エッヂ部により厚く堆積するオーバハング現象を
抑制しながら膜形成を進めることができ、第２図（ｂ）
に示したような膜中リポイド発生を防ぐことができる。
本発明に適した原料ガスの典型的な組み合わせとしては
、ＷＦ６とＨ２があり、この組み合わせで本発明を用い
れば１段差被覆性に優れたＷの膜を形成することができ
る。Ｔなわら、ＷＦ６をプラズマ解離させるとＦラジカ
ルあるいはＦイオンが生成し、このＦラジカルあるいは
イオンはＷ膜をエツチングする効果があるが、Ｈ２があ
ると反応してＨＦになりこのＨＦはＷ膜に対して実質上
エツチング作用がない。したがって、ＷＦ６を分解させ
つつＨ２を間歇的に反応室内に導入するとＷ膜の堆積と
エツチングが交互におこり、オーバハングの少ない段差
被覆性の良い膜が形成するっ その他のガスの組み合わせと得られる膜について列挙す
ると、（１）のガスとして、ＭｏＦ６． ＭｏＣｆ５
。
、ＷＦ６とＨ２があり、この組み合わせで本発明を用い
れば１段差被覆性に優れたＷの膜を形成することができ
る。Ｔなわら、ＷＦ６をプラズマ解離させるとＦラジカ
ルあるいはＦイオンが生成し、このＦラジカルあるいは
イオンはＷ膜をエツチングする効果があるが、Ｈ２があ
ると反応してＨＦになりこのＨＦはＷ膜に対して実質上
エツチング作用がない。したがって、ＷＦ６を分解させ
つつＨ２を間歇的に反応室内に導入するとＷ膜の堆積と
エツチングが交互におこり、オーバハングの少ない段差
被覆性の良い膜が形成するっ その他のガスの組み合わせと得られる膜について列挙す
ると、（１）のガスとして、ＭｏＦ６． ＭｏＣｆ５
。
ＷＦ６． ＷＣＪ−６、ＷＣｌ５ヲ用イ、（２）ノカス
トシテＨ２゜５ＱＨ４，５Ｌ２Ｈ６を用いたＭｏ膜、Ｗ
膜あるいはそれらのシリサイド膜、（１）のガスとして
５ＬＦ４，５ＬＣＪ−４゜（２）のガスとしてＨ２、５
ＬＨ４を用いたａ −ＳｉｒあるいはポリＳ）膜、さら
に（１）のガスとして５ＬＦ４，５ＬＣＪ４を用い、（
２）のガスとして０２とＨ２の混合ガスを用いた５ＡＯ
２膜等がある。
トシテＨ２゜５ＱＨ４，５Ｌ２Ｈ６を用いたＭｏ膜、Ｗ
膜あるいはそれらのシリサイド膜、（１）のガスとして
５ＬＦ４，５ＬＣＪ−４゜（２）のガスとしてＨ２、５
ＬＨ４を用いたａ −ＳｉｒあるいはポリＳ）膜、さら
に（１）のガスとして５ＬＦ４，５ＬＣＪ４を用い、（
２）のガスとして０２とＨ２の混合ガスを用いた５ＡＯ
２膜等がある。
ハロゲン化物を原料ガスとした気相成長法プロセス全般
にわたって本発明は程度はあるが効果があると思われる
。また、原料ガスの分解は放電等によるプラズマ生成に
よって行なうため。
にわたって本発明は程度はあるが効果があると思われる
。また、原料ガスの分解は放電等によるプラズマ生成に
よって行なうため。
本発明で用いろ装置として、基本的には従来知られてい
るプラズマＣｖＤ装置全般を用いることができる。
るプラズマＣｖＤ装置全般を用いることができる。
次に本発明を実施例にしたがって説明する。
第１図はＷ膜を形成する際に用いた装置構成をホず。″
ＮＦ６ポンベ４とＨ２ボンベ５は、それぞれ流債禰節器
６．７を通して石英管製反応容器８に接続しておくっ流
量調節器６，７はプログラムコントローラ９に接続して
おり各ガスの流量は時間に苅゛シてプログラムすること
ができる。
ＮＦ６ポンベ４とＨ２ボンベ５は、それぞれ流債禰節器
６．７を通して石英管製反応容器８に接続しておくっ流
量調節器６，７はプログラムコントローラ９に接続して
おり各ガスの流量は時間に苅゛シてプログラムすること
ができる。
混合カスは、排気口９より真空ポンプで排気することに
より反応容器８の中は適当な真空度に下ることができる
。また、１０は凹凸のある基板、１１は石英製基板ホル
ダ、１４は反応容器のキャップ、１２はｔｒ、熱ヒータ
、１３は高周波コイルである。
より反応容器８の中は適当な真空度に下ることができる
。また、１０は凹凸のある基板、１１は石英製基板ホル
ダ、１４は反応容器のキャップ、１２はｔｒ、熱ヒータ
、１３は高周波コイルである。
次にＷ膜の形成手順を示す。反応容器８を十分真空に引
いた後、電熱ヒータ１２によって基板１０を約４００℃
に加熱する。一方、叫゛６とＨ２を第３１％１に示すプ
ログラムで反応容器内に導入するとともに、高周波コイ
ル１３によって４５ＭＨｚ、約ＩＫＷＯ高周波電力を投
入する。反応容器８内の圧力をＱ、２Ｔｏｒｒ程度にす
ると放電が３こり。
いた後、電熱ヒータ１２によって基板１０を約４００℃
に加熱する。一方、叫゛６とＨ２を第３１％１に示すプ
ログラムで反応容器内に導入するとともに、高周波コイ
ル１３によって４５ＭＨｚ、約ＩＫＷＯ高周波電力を投
入する。反応容器８内の圧力をＱ、２Ｔｏｒｒ程度にす
ると放電が３こり。
プラズマが生成する。第３図の原料ガスプログラムてお
いて、ＶＶＦ６のみが流れている時は、Ｖ１’Ｆ６がプ
ラズマ解離し、生成したＦラジカルあるいはイオンがＷ
膜をエツチングするが、Ｈ２を流している時は、上記活
性種は１（２と反応して実質上エツチング効果のないＨ
Ｆｉを生成するためエツチングは起こらず、ＷＦｓ ＋
３０２→Ｗ ＋ ６１４Ｆ（式１）の反応によりＷ膜
が形成するうなお、（式１）の反応は必ずしも原料ガス
のプラズマ解離がなくても起こるので、苗゛６のみを流
す時のみプラズマを発生させるよう反応容器内の圧力を
調節することも可能である。
いて、ＶＶＦ６のみが流れている時は、Ｖ１’Ｆ６がプ
ラズマ解離し、生成したＦラジカルあるいはイオンがＷ
膜をエツチングするが、Ｈ２を流している時は、上記活
性種は１（２と反応して実質上エツチング効果のないＨ
Ｆｉを生成するためエツチングは起こらず、ＷＦｓ ＋
３０２→Ｗ ＋ ６１４Ｆ（式１）の反応によりＷ膜
が形成するうなお、（式１）の反応は必ずしも原料ガス
のプラズマ解離がなくても起こるので、苗゛６のみを流
す時のみプラズマを発生させるよう反応容器内の圧力を
調節することも可能である。
第３図のｄの時間に来たならば、基板１２の加熱を止め
、反応容器８内を十分に真空に引いた後、基板１２を取
り出す。得られた基板上のＷ膜は、模式的にｆｇ４図（
ｄ）に示したように、基板１に対する膜２０段差被覆性
は優れており、平シ旦部の厚さは約３０００＾である。
、反応容器８内を十分に真空に引いた後、基板１２を取
り出す。得られた基板上のＷ膜は、模式的にｆｇ４図（
ｄ）に示したように、基板１に対する膜２０段差被覆性
は優れており、平シ旦部の厚さは約３０００＾である。
また、膜の純度も良好であった。なお、第４図の（ａ）
、 （ｂ） 、 （Ｃ）はそれぞれ第３図のａ点、ｂ
点、０点に′Ａ′６ける成膜状態を模式的に示したもの
である。第３図のａ点では通常の４積が起こるため、第
４１図（ａ）に示し、た、上うにオーバハングが生じて
いるが、第３図のａ−ｂ点ではＨ２を流さすＷＦ６のみ
を流すのでＷｒ’ａのプラズマ解離によって生じたＦラ
ジカルあるいはイオンによるエツチングが起こり、ＷＪ
３図（ｂ）のようにオーバハング部が削られ最終的に段
差被覆性が良く内部にボイドのない膜が得られる。なお
、第３図の原料カスの流量プログラムあるいは基板温度
等の条件は、基板の段差の程度や必要膜厚により適宜変
更可能である。
、 （ｂ） 、 （Ｃ）はそれぞれ第３図のａ点、ｂ
点、０点に′Ａ′６ける成膜状態を模式的に示したもの
である。第３図のａ点では通常の４積が起こるため、第
４１図（ａ）に示し、た、上うにオーバハングが生じて
いるが、第３図のａ−ｂ点ではＨ２を流さすＷＦ６のみ
を流すのでＷｒ’ａのプラズマ解離によって生じたＦラ
ジカルあるいはイオンによるエツチングが起こり、ＷＪ
３図（ｂ）のようにオーバハング部が削られ最終的に段
差被覆性が良く内部にボイドのない膜が得られる。なお
、第３図の原料カスの流量プログラムあるいは基板温度
等の条件は、基板の段差の程度や必要膜厚により適宜変
更可能である。
上記の実施例では、碍゛６とＨ２を原料ガスに用い、ま
た、高周波コイルによる誘導結合型のプラズマ発生機構
を甲いたが、これ九限らす前記した各種原料ガスを用い
、μ波フラグマ、μ波ＢＣＲプラズマ、あるいは平行平
板型の容量結合型の高周波プラズマ発生機構等従来のプ
ラズマＣＶＤ装置に用いられでいるプラズマ発生機構一
般を用いても同様の効果を得ることかできるのは言うま
でもない。
た、高周波コイルによる誘導結合型のプラズマ発生機構
を甲いたが、これ九限らす前記した各種原料ガスを用い
、μ波フラグマ、μ波ＢＣＲプラズマ、あるいは平行平
板型の容量結合型の高周波プラズマ発生機構等従来のプ
ラズマＣＶＤ装置に用いられでいるプラズマ発生機構一
般を用いても同様の効果を得ることかできるのは言うま
でもない。
以上述べたように本発明によれば、段差の大きい基板上
に段差被覆性に優れ内部にボイドの形成しにくい金属薄
膜、絶縁薄膜を形成することが一〇きるので、ＶＬＳＩ
の多層配線プロセスケート電極形成プロセスにおける細
粗性向上、歩留り向上に寄与する所大である。
に段差被覆性に優れ内部にボイドの形成しにくい金属薄
膜、絶縁薄膜を形成することが一〇きるので、ＶＬＳＩ
の多層配線プロセスケート電極形成プロセスにおける細
粗性向上、歩留り向上に寄与する所大である。
第１図は不発明の実施例の構成図、第２１％ｌは従来の
気相成長法で設差のある基板上に膜形成した時の基板断
面模式図、第３図は本発明の実施例に８（ブる原料ガス
の流ｔの時間変化プログラムを示す図、第４図は本発明
の実施例にぢける膜形成過限を示す基板Ｗｒｊｐ模式図
である。 １．１２・・・基板 ２・・・膜４・・・ＷＦ
６ポンベ ５・・・ｌ（２ボンベ６．７・・・流
量調節器 ８・・・反応容器９・・・プログラムコン
トローラ １３・・・高周波コイル
気相成長法で設差のある基板上に膜形成した時の基板断
面模式図、第３図は本発明の実施例に８（ブる原料ガス
の流ｔの時間変化プログラムを示す図、第４図は本発明
の実施例にぢける膜形成過限を示す基板Ｗｒｊｐ模式図
である。 １．１２・・・基板 ２・・・膜４・・・ＷＦ
６ポンベ ５・・・ｌ（２ボンベ６．７・・・流
量調節器 ８・・・反応容器９・・・プログラムコン
トローラ １３・・・高周波コイル
Claims (1)
- １、薄膜のプラズマ気相成長方法において、当該薄膜成
分を含みかつプラズマ解離物が当該薄膜に対してエッチ
ング作用をもつ第１の原料ガスと前記分解生成物と反応
して当該薄膜に対して実質上エッチング作用のない物質
を生成する第２の原料ガスとを用い、前記第２の原料ガ
スを間歇的に反応容器に導入することを特徴とする薄膜
のプラズマ気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18953185A JPS6250468A (ja) | 1985-08-30 | 1985-08-30 | 薄膜のプラズマ気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18953185A JPS6250468A (ja) | 1985-08-30 | 1985-08-30 | 薄膜のプラズマ気相成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6250468A true JPS6250468A (ja) | 1987-03-05 |
Family
ID=16242853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18953185A Pending JPS6250468A (ja) | 1985-08-30 | 1985-08-30 | 薄膜のプラズマ気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6250468A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02170425A (ja) * | 1988-10-07 | 1990-07-02 | American Teleph & Telegr Co <Att> | 半導体デバイスの製造方法 |
| JPH03255624A (ja) * | 1990-03-05 | 1991-11-14 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPH0525649A (ja) * | 1991-07-09 | 1993-02-02 | Korea Advanced Inst Of Sci Technol | プラズマ化学蒸着法に依るタングステン薄膜蒸着方法 |
-
1985
- 1985-08-30 JP JP18953185A patent/JPS6250468A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02170425A (ja) * | 1988-10-07 | 1990-07-02 | American Teleph & Telegr Co <Att> | 半導体デバイスの製造方法 |
| JPH03255624A (ja) * | 1990-03-05 | 1991-11-14 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPH0525649A (ja) * | 1991-07-09 | 1993-02-02 | Korea Advanced Inst Of Sci Technol | プラズマ化学蒸着法に依るタングステン薄膜蒸着方法 |
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