JPS6376876A - 気相成長法 - Google Patents
気相成長法Info
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- JPS6376876A JPS6376876A JP21922086A JP21922086A JPS6376876A JP S6376876 A JPS6376876 A JP S6376876A JP 21922086 A JP21922086 A JP 21922086A JP 21922086 A JP21922086 A JP 21922086A JP S6376876 A JPS6376876 A JP S6376876A
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Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (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】
〔概要〕
不活性ガス（＾ｒ＋ Ｈｅ＋ Ｎ２ ）および水素（
Ｈ２）雰囲気中で、例えばタングステン（Ｗ）を選択的
に下地がアルミニウム（ｉ）であるコンタクトホールに
成長させ、Ｗ／ ＡＮ界面の不純物の濃度を低減化する
。
Ｈ２）雰囲気中で、例えばタングステン（Ｗ）を選択的
に下地がアルミニウム（ｉ）であるコンタクトホールに
成長させ、Ｗ／ ＡＮ界面の不純物の濃度を低減化する
。
本発明は気相成長法に関し、さらに詳しく言えば、金属
ハロゲン化物（ＷＦｓ 、 ＴｉＣＪ！１Ｆ＋ ＭｏＣ
２５など）を還元反応されタングステン（Ｗ）、チタン
。
ハロゲン化物（ＷＦｓ 、 ＴｉＣＪ！１Ｆ＋ ＭｏＣ
２５など）を還元反応されタングステン（Ｗ）、チタン
。
（Ｔｉ） 、モリブデン（Ｍｏ）などの金属を下地が八
βであるコンタクトホール内に選択成長する方法に関す
るものである。
βであるコンタクトホール内に選択成長する方法に関す
るものである。
半導体装置の製造工程の１つに多層配線形成の工程があ
る。第４図を参照すると、シリコン基板３１上に例えば
１μｍの膜厚の酸化膜（ＳｉＯ＋膜）３２が形成され、
ＳｉＯ２膜３２にコンタクトホール３３が窓開けされ
、このコンタクト窓３３を埋めて第１Ｉ−〇ＡＮの配線
（第１層配線）３４が形成されている。次いで全面に眉
間絶縁膜３５を形成し、それにコンタクトホール３６が
開けられている。配線の多層化にともない、コンタクト
ホールの形状も複雑になるため、例えばこのコンタクト
ホール３６を通して第１層配線３４と接続した第２層配
線３７を形成する場合、スパッタ一方式によるＡｌ形成
では、カバレンジ（ｃｏｖｅｒａｇｅ）が悪く、コンタ
クトホール３６での第１Ｎ配線との接続部のコンタクト
抵抗を下げ、かつコンタクトホール３８の段差部での断
線、コンタクト不良などを防止するために、先ずコンタ
クトホール３６をタングステン３８で埋め込み、次いで
第２層配線３７を形成することが行われる。
る。第４図を参照すると、シリコン基板３１上に例えば
１μｍの膜厚の酸化膜（ＳｉＯ＋膜）３２が形成され、
ＳｉＯ２膜３２にコンタクトホール３３が窓開けされ
、このコンタクト窓３３を埋めて第１Ｉ−〇ＡＮの配線
（第１層配線）３４が形成されている。次いで全面に眉
間絶縁膜３５を形成し、それにコンタクトホール３６が
開けられている。配線の多層化にともない、コンタクト
ホールの形状も複雑になるため、例えばこのコンタクト
ホール３６を通して第１層配線３４と接続した第２層配
線３７を形成する場合、スパッタ一方式によるＡｌ形成
では、カバレンジ（ｃｏｖｅｒａｇｅ）が悪く、コンタ
クトホール３６での第１Ｎ配線との接続部のコンタクト
抵抗を下げ、かつコンタクトホール３８の段差部での断
線、コンタクト不良などを防止するために、先ずコンタ
クトホール３６をタングステン３８で埋め込み、次いで
第２層配線３７を形成することが行われる。
従来、前記したコンタクトホール３６にタングステンを
選択成長するには、Ｎ２をキャリアガスとし、ＷＦｓを
用い 賀Ｆ６ ＋ ２ Ａｌ＝Ｗ＋ Ａｌ１５Ｆ６の反応を発
生させた。かかる気相成長の初期の段階では、タングス
テンの成長が始まる前に＾１ＬＰ６が２００人〜３００
人の膜厚に形成されることが確認された＠ ＡｌｚＦ
ｓは蒸発点が高くて３００℃の成長温度では蒸発するこ
となく、またＡｌ、Ｆ６の生成エンタルピーは一２２０
Ｋｃａｌｌ ／ ｍｏｌｅと安定しているので界面に残
り、それによって第１層配線との間のコンタクト抵抗が
高くなる問題がある。それに加えて、第１層配線の上に
ＡＪｚＦｅが形成される過程において部分的にＡｌ２Ｏ
２などが形成していた場合、タングステンの成長が始ま
るとそれが第１層配線のＡｌを深く侵食するため、表面
が平坦でなくなり、かつ、＾ｌ工０３がない場合より、
比較的多量のＡｌユＦ６が形成され、コンタクト抵抗が
大きくなる。さらに、初期の表面が平坦でないため、タ
ングステンのダレイン形状が大に、かつ、タングステン
層の表面に凹凸ができる問題もある。
選択成長するには、Ｎ２をキャリアガスとし、ＷＦｓを
用い 賀Ｆ６ ＋ ２ Ａｌ＝Ｗ＋ Ａｌ１５Ｆ６の反応を発
生させた。かかる気相成長の初期の段階では、タングス
テンの成長が始まる前に＾１ＬＰ６が２００人〜３００
人の膜厚に形成されることが確認された＠ ＡｌｚＦ
ｓは蒸発点が高くて３００℃の成長温度では蒸発するこ
となく、またＡｌ、Ｆ６の生成エンタルピーは一２２０
Ｋｃａｌｌ ／ ｍｏｌｅと安定しているので界面に残
り、それによって第１層配線との間のコンタクト抵抗が
高くなる問題がある。それに加えて、第１層配線の上に
ＡＪｚＦｅが形成される過程において部分的にＡｌ２Ｏ
２などが形成していた場合、タングステンの成長が始ま
るとそれが第１層配線のＡｌを深く侵食するため、表面
が平坦でなくなり、かつ、＾ｌ工０３がない場合より、
比較的多量のＡｌユＦ６が形成され、コンタクト抵抗が
大きくなる。さらに、初期の表面が平坦でないため、タ
ングステンのダレイン形状が大に、かつ、タングステン
層の表面に凹凸ができる問題もある。
本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、コン
タクト抵抗を小に、表面が清らかなタングステンの選択
成長法を提供することを目的とする。
タクト抵抗を小に、表面が清らかなタングステンの選択
成長法を提供することを目的とする。
第１図は本発明実施例の断面図で、図中、１１はチャン
バ、１゛２はヒータ、１３はその上に基板１４（例えば
ウェハ）が載置されるサセプタ、１５はガス供給部、１
６は排気管である。
バ、１゛２はヒータ、１３はその上に基板１４（例えば
ウェハ）が載置されるサセプタ、１５はガス供給部、１
６は排気管である。
本発明においては、気相成長の第１段階で不活性ガス（
Ａｒ（またはＨｅもしくはＮ２）〕の流量は１０００ｃ
ｃ／ ｓｉｎ 、高融点金属ハロゲン化物例えばＨＦ６
ガスの流量は２ ＣＣ／ １ｍ１ｎ ＋圧力は１０−’
〜１Ｏ−３Ｔｏｒｒ＋成長温度は３５０℃の条件下で６
〜１２秒の気相成長を行って６０〜１００人のタングス
テン膜２４を成長し、第２段階で、Ｎ２の流量は１００
０ｃｃ／ｓｉｎ ＋ ＷＦｓの流量は’ｌ ｃｃ／ ｓ
ｉｎ ＋圧力は１．５Ｔｏｒｒ、成長温度は３５０℃で
１０分間気相成長を行い、６０００人の膜厚のタングス
テン層２５を成長する。
Ａｒ（またはＨｅもしくはＮ２）〕の流量は１０００ｃ
ｃ／ ｓｉｎ 、高融点金属ハロゲン化物例えばＨＦ６
ガスの流量は２ ＣＣ／ １ｍ１ｎ ＋圧力は１０−’
〜１Ｏ−３Ｔｏｒｒ＋成長温度は３５０℃の条件下で６
〜１２秒の気相成長を行って６０〜１００人のタングス
テン膜２４を成長し、第２段階で、Ｎ２の流量は１００
０ｃｃ／ｓｉｎ ＋ ＷＦｓの流量は’ｌ ｃｃ／ ｓ
ｉｎ ＋圧力は１．５Ｔｏｒｒ、成長温度は３５０℃で
１０分間気相成長を行い、６０００人の膜厚のタングス
テン層２５を成長する。
上記の方法の第１段階では不活性ガスを用いかつ、低圧
で成長することにより ＷＦｓ ＋ ２ ＡＪ ｍＷ ＋ ”ＡれＦ６の反応に
おいて、ＷＰｓは拡散しやすくなり、均質な反応が起る
。また、上記の反応式におけるＡＪｔＬＦ６の生成量も
減少し、かつ、拡散効果により基板界面のＡｌｚＦｓの
濃度が減少する。拡散効果はさらに、絶縁膜上への吸着
量も減らす。この結果、タングステンがまた、絶縁膜上
では清浄状態に保たれる０選択成長はＮ２との還元反応
により反応性に富んだ場所で発生する。従って、２段階
目の成長において上式で形成されたタングステン表面上
で迅速に反応が起き、また第１層配線の表面の平坦性に
同質的にタングステンが滑らかに成長するものと解され
る。
で成長することにより ＷＦｓ ＋ ２ ＡＪ ｍＷ ＋ ”ＡれＦ６の反応に
おいて、ＷＰｓは拡散しやすくなり、均質な反応が起る
。また、上記の反応式におけるＡＪｔＬＦ６の生成量も
減少し、かつ、拡散効果により基板界面のＡｌｚＦｓの
濃度が減少する。拡散効果はさらに、絶縁膜上への吸着
量も減らす。この結果、タングステンがまた、絶縁膜上
では清浄状態に保たれる０選択成長はＮ２との還元反応
により反応性に富んだ場所で発生する。従って、２段階
目の成長において上式で形成されたタングステン表面上
で迅速に反応が起き、また第１層配線の表面の平坦性に
同質的にタングステンが滑らかに成長するものと解され
る。
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。
。
°第１図に示した装置は通常の化学気相成長法（ＣＶＯ
＞装置であり、ガス供給部からソースガスＷＦｓと不活
性ガスＮ２ （もしくはＡｒ、 Ｈｅなと）またはＮ
２を図に矢印で示す如くシャワー型に基板１４に向けて
供給し、加熱された基板上で還元反応を起させてタング
ステンを基板上に成長する。
＞装置であり、ガス供給部からソースガスＷＦｓと不活
性ガスＮ２ （もしくはＡｒ、 Ｈｅなと）またはＮ
２を図に矢印で示す如くシャワー型に基板１４に向けて
供給し、加熱された基板上で還元反応を起させてタング
ステンを基板上に成長する。
本発明の方法においては、気相成長を２段階に分けて行
う。チャンバ１１内の圧力は１段階が１０−２〜１０−
’ Ｔｏｒｒｓ ２段階が１．５ Ｔｏｒｒ＋成長温度
は３５０℃に設定したが、その理由はこの圧力と温度が
最適であり、それより下の圧力と温度ではタングステン
の成長速度が遅くなり、それより上の条件では、選択性
を制御するのが困難であるためであり、それらの事実は
実験上確かめられたからである。
う。チャンバ１１内の圧力は１段階が１０−２〜１０−
’ Ｔｏｒｒｓ ２段階が１．５ Ｔｏｒｒ＋成長温度
は３５０℃に設定したが、その理由はこの圧力と温度が
最適であり、それより下の圧力と温度ではタングステン
の成長速度が遅くなり、それより上の条件では、選択性
を制御するのが困難であるためであり、それらの事実は
実験上確かめられたからである。
第１段階の気相成長では、圧力と温度は前記の如くに設
定して、Ａｒ（Ｈｅ、 Ｎ２など）の流量を１０００
ｃｃ／ｎ＋ｉｎ 、 ＷＦｓの流量を２ｃｃ／ ｓｉｎ
に、従ってＡｒ／ＷＦｓの流量比は５００に設定した。
定して、Ａｒ（Ｈｅ、 Ｎ２など）の流量を１０００
ｃｃ／ｎ＋ｉｎ 、 ＷＦｓの流量を２ｃｃ／ ｓｉｎ
に、従ってＡｒ／ＷＦｓの流量比は５００に設定した。
第１段階は１０〜３０秒の短い時間にし、この段階で６
０〜１００人のタングステン！！！！２４を形成した（
第２図（ａ））。なお第２図において、２１は下地のＡ
１２２は絶縁膜例えば５ｉ０２１１．２３はコンタクト
ホールである。従来法によると、初期の１０〜３０秒の
気相成長で２００人〜５００人の膜厚のタングステンが
成長したが、本発明方法によると、均一にタングステン
の薄膜が形成され、それに応じてＡムＦ６の如き不純物
の絶対量が減少することが確かめられた。しかもタング
ステン膜２４は、均一に緻密に、かつ、表面が滑らかに
形成された。
０〜１００人のタングステン！！！！２４を形成した（
第２図（ａ））。なお第２図において、２１は下地のＡ
１２２は絶縁膜例えば５ｉ０２１１．２３はコンタクト
ホールである。従来法によると、初期の１０〜３０秒の
気相成長で２００人〜５００人の膜厚のタングステンが
成長したが、本発明方法によると、均一にタングステン
の薄膜が形成され、それに応じてＡムＦ６の如き不純物
の絶対量が減少することが確かめられた。しかもタング
ステン膜２４は、均一に緻密に、かつ、表面が滑らかに
形成された。
次に、第２段階に移行し、Ａｒに代えてＨ２を１０００
ｃｃ／ ＋ｍｉｎの流量で、また訃６は第１段階と同じ
＜ ２ ｃｃ／ ｌｌ１ｉｎの流量で１０分間供給して
タングステンＮ２５を成長した（第２図（ｂ））。圧力
および成長温度は第１段階と同様にそれぞれ１．５ Ｔ
ｏｒｒ、 ３５０℃に設定した。 Ｈ２／ＷＦｓ（流量
比）とタングステンの成長速度の関係は第３図の線図に
示され、同図において、横軸には流量比（Ｈ２／ＷＦｓ
）を、縦軸にはタングステンの成長速度を人／ｗｉｎ
でとった。
ｃｃ／ ＋ｍｉｎの流量で、また訃６は第１段階と同じ
＜ ２ ｃｃ／ ｌｌ１ｉｎの流量で１０分間供給して
タングステンＮ２５を成長した（第２図（ｂ））。圧力
および成長温度は第１段階と同様にそれぞれ１．５ Ｔ
ｏｒｒ、 ３５０℃に設定した。 Ｈ２／ＷＦｓ（流量
比）とタングステンの成長速度の関係は第３図の線図に
示され、同図において、横軸には流量比（Ｈ２／ＷＦｓ
）を、縦軸にはタングステンの成長速度を人／ｗｉｎ
でとった。
流量比５０と５００で成長速度は２００人／ｍｉｎと１
０００人／ｌ１ｉｎであり、流量比１０２以下では腰の
成長速度は遅くなり、流量比１０３以上で膜の成長速度
は飽和することが確かめられた。従って、実用的なＨｚ
／ＷＦ６の流量比の範囲は１０２〜１０３である。
０００人／ｌ１ｉｎであり、流量比１０２以下では腰の
成長速度は遅くなり、流量比１０３以上で膜の成長速度
は飽和することが確かめられた。従って、実用的なＨｚ
／ＷＦ６の流量比の範囲は１０２〜１０３である。
以上述べてきたように本発明によれば、■ＡｆｚＦｇ系
の不純物が低減するので、コンタクト抵抗が小になり、
■第１段階でのタングステン膜２４の成長が均一である
ので、Ｈ２還元反応におけるタングステン層２５は６０
００人に成長しても滑らかな表面の層が作られ、■高速
選択成長が可能となり、スループットが上がり、枝葉式
の成長法でも実用的である。なお、本発明の範囲は上記
したタングステンの成長に限定されるものではな′く、
チタン（Ｔｉ） 、モリブデン（Ｍｏ）などの選択成長
の範囲にも及ぶものである。
の不純物が低減するので、コンタクト抵抗が小になり、
■第１段階でのタングステン膜２４の成長が均一である
ので、Ｈ２還元反応におけるタングステン層２５は６０
００人に成長しても滑らかな表面の層が作られ、■高速
選択成長が可能となり、スループットが上がり、枝葉式
の成長法でも実用的である。なお、本発明の範囲は上記
したタングステンの成長に限定されるものではな′く、
チタン（Ｔｉ） 、モリブデン（Ｍｏ）などの選択成長
の範囲にも及ぶものである。
第１図は本発明実施例断面図、
第２図（ａ）とＴｏ）はタングステンの成長を示す断面
図、 第３図は本発明方法におけるＨ２／ＷＦ６の流量比とタ
ングステンの成長速度の関係を示す線図、第４図は多層
配線構造の断面図である。 第１図と第２図において、 １１はチャンバ、 １２はヒータ、 １３はサセプタ、 １４は基板、 １５はガス供給部、 １６は排気管、 ２１はへβ下地、 ２２は ５ｉＯｚ膜、 ２３はコンタクトホール、 ２４はタングステン膜、 ２５はタングステン層である。 代理人 弁理士 久木元 彰 復代理人 弁理士 大 菅 義 之 滓４ａ月笑事乙例Ｎ面図 第１ 図 （Ｑ） （ｂ） タン２゛ステンｔｙ１べ条を禾す鵬°面閉ＷｅＱ−１７
１／Ｌ（Ａ／ｍ１ｎ） 第３図
図、 第３図は本発明方法におけるＨ２／ＷＦ６の流量比とタ
ングステンの成長速度の関係を示す線図、第４図は多層
配線構造の断面図である。 第１図と第２図において、 １１はチャンバ、 １２はヒータ、 １３はサセプタ、 １４は基板、 １５はガス供給部、 １６は排気管、 ２１はへβ下地、 ２２は ５ｉＯｚ膜、 ２３はコンタクトホール、 ２４はタングステン膜、 ２５はタングステン層である。 代理人 弁理士 久木元 彰 復代理人 弁理士 大 菅 義 之 滓４ａ月笑事乙例Ｎ面図 第１ 図 （Ｑ） （ｂ） タン２゛ステンｔｙ１べ条を禾す鵬°面閉ＷｅＱ−１７
１／Ｌ（Ａ／ｍ１ｎ） 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 アルミニウム下地（２１）上の絶縁膜（２２）に形成さ
れたコンタクトホール（２３）に高融点金属（２５）を
化学気相成長法によって選択成長するにおいて、 第１段階にて不活性ガスと同金属ハロゲン化物ガスの流
量比は１０＾２〜１０＾３および成長圧力は１０＾−＾
２〜１０＾−＾３Ｔｏｒｒの範囲に設定して同金属膜（
２４）を成長し、 第２段階にて、キャリアガスと同金属ハロゲン化物ガス
の流量比は１０＾２〜１０＾３の範囲に設定し同金属膜
（２４）の上に同金属層（２５）を成長することを特徴
とする気相成長法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21922086A JPS6376876A (ja) | 1986-09-19 | 1986-09-19 | 気相成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21922086A JPS6376876A (ja) | 1986-09-19 | 1986-09-19 | 気相成長法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6376876A true JPS6376876A (ja) | 1988-04-07 |
Family
ID=16732083
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21922086A Pending JPS6376876A (ja) | 1986-09-19 | 1986-09-19 | 気相成長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6376876A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0418554A2 (en) * | 1989-08-18 | 1991-03-27 | Fujitsu Limited | Chemical vapor deposition apparatus |
| EP0587400A2 (en) * | 1992-09-11 | 1994-03-16 | STMicroelectronics Limited | Manufacture of interconnections in semiconductor devices |
| JP2008544090A (ja) * | 2005-06-27 | 2008-12-04 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | 高アスペクト比空間における化学蒸着法 |
-
1986
- 1986-09-19 JP JP21922086A patent/JPS6376876A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0418554A2 (en) * | 1989-08-18 | 1991-03-27 | Fujitsu Limited | Chemical vapor deposition apparatus |
| US5264038A (en) * | 1989-08-18 | 1993-11-23 | Fujitsu Limited | Chemical vapor deposition system |
| EP0587400A2 (en) * | 1992-09-11 | 1994-03-16 | STMicroelectronics Limited | Manufacture of interconnections in semiconductor devices |
| EP0587400A3 (en) * | 1992-09-11 | 1996-02-07 | Inmos Ltd | Manufacture of interconnections in semiconductor devices |
| JP2008544090A (ja) * | 2005-06-27 | 2008-12-04 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | 高アスペクト比空間における化学蒸着法 |
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