JPH03110839A - Deposition of film - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To make it possible to form a W film of good quality as a conductor with good controllability and at a desired position by a method wherein the tungsten film is selectively formed on the electron donative surface A of a substrate having surface A and a non-electron donative surface B in an atmosphere containing tungsten atom-containing compound gas and hydrogen gas. CONSTITUTION:A substrate 1 having an electron donative surface A and a non-electron donative surface B is arranged in a space 2 for depositing film. Then, tungsten atom-containing compound gas and hydrogen gas are introduced in the space for depositing the film and a tungsten film is selectively formed on the surface A. Thereby, a low-resistance, dense and flat W film can be selectively deposited on the substrate.

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、堆積膜形成法に関し、特に半導体集積回路装
置等の配線に好ましく適用できるタングステン（Ｗ）堆
積膜の形成法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for forming a deposited film, and particularly to a method for forming a tungsten (W) deposited film that can be preferably applied to wiring of semiconductor integrated circuit devices and the like.

［従来の技術］ 従来、半導体を用いた電子デバイスや集積回路において
、電極や配線には主にアルミニウム（ＡＪ２）が用いら
れてきた。ここで、　＋ｌは庶価で電気伝導度が高く、
また表面に緻密な酸化膜が形成されるので、内部が化学
的に保護されて安定化することや、Ｓｉとの密着性が良
好であることなど、多くの利点を有している。[Prior Art] Conventionally, aluminum (AJ2) has been mainly used for electrodes and wiring in electronic devices and integrated circuits using semiconductors. Here, +l has a low price and high electrical conductivity,
Furthermore, since a dense oxide film is formed on the surface, it has many advantages, such as chemically protecting and stabilizing the inside and good adhesion to Si.

ところで、ＬＳＩ等の集積回路の集積度が増大し、配線
の微細化や多層配線化などが近年特に必要とされるよう
になってきたため、従来のｉ配線に対してこれまでにな
い厳しい要求が出されるようになってきている。集積度
の増加による寸法微細化に伴って、ＬＳＩ等の表面は酸
化、拡散、薄膜堆積、エツチングなどにより凹凸が激し
くなっている。例えば電極や配線金属は段差のある面上
へ断線なく堆積されたり、径が微小でかつ深いピアホー
ル中へ堆積されなければならない。４Ｍｂｉｔや１６１
ｂｉｔのＤＲＡＭ　（ダイナミックＲＡＭ）などでは、
Ａｆ等の金属を堆積しなければならないピアホールのア
スペクト比（ピアホール深さ÷ピアホール直径）は１．
０以上であり、ピアホール直径自体も１μｍ以下となる
。従って、アスペクト比の大きいピアホールにもＩｎを
堆積できる技術が必要とされる。By the way, as the degree of integration of integrated circuits such as LSIs has increased, and in recent years there has been a particular need for finer wiring and multilayer wiring, more stringent requirements than ever have been placed on conventional i-wirings. It's starting to come out. As dimensions become smaller due to increased integration, the surfaces of LSIs and the like are becoming increasingly uneven due to oxidation, diffusion, thin film deposition, etching, and the like. For example, electrodes and wiring metal must be deposited on a stepped surface without disconnection, or must be deposited in a deep and minute diameter pier hole. 4Mbit or 161
In bit DRAM (dynamic RAM), etc.
The aspect ratio of the pier hole (pier hole depth ÷ pier hole diameter) in which metal such as Af must be deposited is 1.
0 or more, and the pier hole diameter itself is also 1 μm or less. Therefore, there is a need for a technique that can deposit In even in pier holes with large aspect ratios.

特に、Ｓｉｎ、等の絶縁膜の下にあるデバイスに対して
確実な接続を行うためには、成膜というよりむしろデバ
イスのピアホールのみを穴埋めするように八１を堆積す
る必要がある。このためには、Ｓｔや金属表面にのみｉ
を堆積させ、ＳｉＯ□なとの絶縁股上には堆積させない
方法を要する。In particular, in order to make a reliable connection to a device under an insulating film such as Sin, it is necessary to deposit 81 so as to fill only the peer holes of the device rather than forming a film. For this purpose, it is necessary to apply i only to St and metal surfaces.
A method is required for depositing the oxide and not depositing it on the insulating layer such as SiO□.

そして＋１は融点が６６０℃と低いことやエレクトロマ
イグレーションに弱い点あり、　Ａｌ１に代わる配線材
料の１つとしてＷが検討されている。+1 has a low melting point of 660° C. and is susceptible to electromigration, so W is being considered as a wiring material to replace Al1.

Ｗの堆積膜形成法としては、原料ガスとしてＷＦ６を用
い、基板の構成原子であるＳｔとの還元反応によりＷを
Ｓｉ基板上に選択的に堆積させるＣＶＤ法が提案されて
いる。As a method for forming a deposited film of W, a CVD method has been proposed in which W is selectively deposited on a Si substrate through a reduction reaction with St, which is a constituent atom of the substrate, using WF6 as a source gas.

しかしながら、この方法では基板との反応である為、Ｗ
膜がＳｉ基板上を覆ってしまうと選択性が劣化すること
や、Ｓｉ基板を侵食してしまうことを避けられない。堆
積速度はせいぜい３０〜５０人／ｍｉｎであり膜厚も安
定なものとしては２０００人〜３０００人程度程度界と
なる。また、ＦによるＳｌ基板とｗｇとの界面の汚染と
いう問題も残されている。加えて、膜の均一性について
も改善の余地が多分にある。However, in this method, since the reaction is with the substrate, W
If the film covers the Si substrate, it is inevitable that the selectivity will deteriorate and the Si substrate will be eroded. The deposition rate is at most 30 to 50 people/min, and the film thickness is about 2,000 to 3,000 people/min if the film is stable. Furthermore, there remains the problem of contamination of the interface between the Sl substrate and wg by F. In addition, there is much room for improvement in film uniformity.

しかしながら、Ｗは融点が３４１Ｏ℃と高い為に配線材
料として用いれば、半導体装置の製造プロセスにおいて
後工程での高温処理可能という利点があり、この利点は
すてがたいものであった。However, since W has a high melting point of 3410° C., when used as a wiring material, it has the advantage of being able to be processed at high temperatures in subsequent steps in the semiconductor device manufacturing process, and this advantage is irreplaceable.

［発明が解決しようとする課題］ 以上のように、近年より高集積化が望まれている半導体
の技術分野において、高集積化され、かつ高性能化され
た半導体装置を庶価に提供するためには、改善すべき余
地が多く存在していた。[Problems to be Solved by the Invention] As described above, in the semiconductor technical field where higher integration has been desired in recent years, an object of the present invention is to provide a highly integrated and high-performance semiconductor device at an affordable price. There was much room for improvement.

本発明は、上述した技術的課題に鑑みてなされたもので
あり、導電体として良質なＷＷＡを制御性良く所望の位
置に形成し得る堆積膜形成法を提供することを目的とす
る。The present invention has been made in view of the above-mentioned technical problems, and an object of the present invention is to provide a deposited film forming method that can form a high-quality WWA as a conductor at a desired position with good controllability.

本発明の別の目的は、基体を損傷することなく、平坦で
緻密な膜を厚く形成することのできる堆積膜形成法を提
供することにある。Another object of the present invention is to provide a method for forming a deposited film that can form a thick, flat, dense film without damaging the substrate.

本発明の他の目的は、選択性に優れ、小さなピアホール
内に良質のＷを堆積することのできる堆積膜形成法を提
供することにある。Another object of the present invention is to provide a method for forming a deposited film that has excellent selectivity and is capable of depositing high quality W in small pier holes.

本発明のさらに他の目的は選択性に優れバリアメタルと
して特性の良い堆積膜を形成することのできる堆積膜形
成法を提供することにある。Still another object of the present invention is to provide a method for forming a deposited film that is excellent in selectivity and can form a deposited film with good characteristics as a barrier metal.

本発明のさらに他の目的は、Ｗのシリサイド化の容易な
堆積膜を形成できる堆積膜形成法を提供することにある
。Still another object of the present invention is to provide a method for forming a deposited film that can easily form a deposited film of W that can be converted into silicidation.

［課題を解決するための手段］ かかる目的を達成するために本発明堆積膜形成方法は、 （ａ）電子供与性の表面（Ａ）と非電子供与性の表面（
Ｂ）　とを有する基体を堆積膜形成用の空間に配する工
程、 （ｂ）タングステン原子を含む化合物のガスと水素ガス
とを前記堆積膜形成用の空間に導入する工程、および （ｃ）タングステン膜を前記電子供与性の表面（Ａ）に
選択的に形成する工程を有することを特徴とする。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the deposited film forming method of the present invention includes: (a) an electron-donating surface (A) and a non-electron-donating surface (A);
(b) introducing a gas of a compound containing tungsten atoms and hydrogen gas into the space for forming a deposited film; and (c) tungsten. The method is characterized by comprising a step of selectively forming a film on the electron-donating surface (A).

［作　用］ 上記基体の表面（Ａ）に対して、Ｗを含む化合物のガス
（原料ガス）と水素ガスとの反応系においてＷは単純な
熱反応のみで堆積する。すなわち、例えば原料ガスとし
てのＷ　（ｃＨ３）　ｅおよび反応ガスしてのＨ２を含
んだ混合気体が、ｗ　（ｃＨ３）　ａの分解温度以上の
適切な温度範囲に加熱された基体上に供給され、上記空
間内の圧力を適切に定めることにより、表面（Ａ）上に
のみＷが析出し、連続膜が形成されてこれが成長する。[Function] W is deposited on the surface (A) of the substrate through a simple thermal reaction in a reaction system of a compound gas containing W (raw material gas) and hydrogen gas. That is, for example, a mixed gas containing W (cH3) e as a source gas and H2 as a reaction gas is supplied onto a substrate heated to an appropriate temperature range above the decomposition temperature of w (cH3) a, By appropriately setting the pressure in the space, W is deposited only on the surface (A), and a continuous film is formed and grows.

従って、低抵抗、緻密かつ平坦なＷＳを基体上に選択的
に堆積させることができる。Therefore, low resistance, dense and flat WS can be selectively deposited on the substrate.

［実施例］ 以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施態様につ
いて説明する。[Example] Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明においては、導電性堆積膜として良質のＷＩＩ！
を基体上に選択的に堆積させるためにＣＶＤ法を用いる
ものである。In the present invention, high quality WII! is used as the conductive deposited film.
The CVD method is used to selectively deposit the material on the substrate.

すなわち、堆積膜の構成要素となる原子を少なくとも１
つ含む原料ガスとして有機金属であるＷ　（ｃＴｏ）　
ａと反応ガスとして■２を使用し、これらの混合ガスに
よる気相成長により基体上に選択的にＷｌｌ！を形成す
る。In other words, at least one atom that becomes a component of the deposited film is
W (cTo), which is an organic metal, as a raw material gas containing
Using a and ■2 as a reaction gas, Wll! is selectively deposited on the substrate by vapor phase growth using a mixed gas of these. form.

本発明の適用可能な基体は、Ｗの堆積する表面を形成す
るための第１の基体表面材料と、Ｗの堆積しない表面を
形成するための第２の基体表面材料とを有するものであ
る。そして、第１の基体表面材料としては、電子供与性
を有する材料を用いる。A substrate to which the present invention is applicable has a first substrate surface material for forming a surface on which W is deposited, and a second substrate surface material for forming a surface on which W is not deposited. As the first substrate surface material, a material having electron donating properties is used.

この電子供与性について以下詳細に説明する。This electron donating property will be explained in detail below.

電子供与性材料とは、基体中に自由電子が存在している
か、もしくは自由電子を意図的に生成せしめたかしたも
ので、例えば基体表面上に付着した原料ガス分子との電
子授受により化学反応が促進される表面を有する材料を
いう。例えば、一般に金属や半導体がこれに相当する。An electron-donating material is one in which free electrons exist in the substrate or free electrons are intentionally generated.For example, a chemical reaction occurs through electron transfer with raw material gas molecules attached to the surface of the substrate. A material with a surface that is promoted. For example, metals and semiconductors generally correspond to this.

金属もしくは半導体表面に薄い酸化膜が存在しているも
のも含まれる。それは基体と付着原料分子間で電子授受
により化学反応が生ずるからである。It also includes those in which a thin oxide film exists on the surface of a metal or semiconductor. This is because a chemical reaction occurs between the substrate and the attached raw material molecules due to electron exchange.

具体的には、単結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質
シリコン等の半導体、ＩＩＩ族元素としてのＧａ、Ｉｎ
、　ＡｎとＶ族元素としてのＰ、Ａｓ、Ｎとを組合せて
成る二元系もしくは三元系もしくは四元系ＩＩＩ　−Ｖ
族化合物半導体、タングステン、モリブデン、タンタル
、タングステンシリサイド、チタンシリサイド、アルミ
ニウム、アルミニウムシリコン、チタンアルミニウム、
チタンナイトライド。Specifically, semiconductors such as single crystal silicon, polycrystalline silicon, and amorphous silicon, Ga and In as group III elements
, a binary system, a ternary system, or a quaternary system III-V consisting of a combination of An and P, As, and N as group V elements
Group compound semiconductors, tungsten, molybdenum, tantalum, tungsten silicide, titanium silicide, aluminum, aluminum silicon, titanium aluminum,
Titanium night ride.

銅、アルミニウムシリコン銅、アルミニウムパラジウム
、チタン、モリブデンシリサイド、タンタルシリサイド
等の金属１合金およびそれらのシリサイド等を含む。Includes metal 1 alloys such as copper, aluminum silicon copper, aluminum palladium, titanium, molybdenum silicide, tantalum silicide, and their silicides.

これに対して、Ｗが選択的に堆積しない表面を形成する
材料、すなわち非電子供与性材料としては、熱酸化、　
ＣＶＯ等により酸化シリコン、　ＢＳＧ。On the other hand, materials that form the surface on which W is not selectively deposited, that is, non-electron-donating materials, include thermal oxidation,
Silicon oxide, BSG by CVO etc.

ＰＳＧ、ＢＰＳＧ等のガラスまたは酸化膜、シリコンの
熱窒化膜、プラズＶＣＶＤ、減圧ＣＶＤ、ＥＣＲ−（：
ＶＤ法等によるシリコン窒化膜等である。Glass or oxide film such as PSG, BPSG, silicon thermal nitride film, plasma VCVD, low pressure CVD, ECR-(:
It is a silicon nitride film or the like made by VD method or the like.

このような構成の基体に対して、Ｗは原料ガスと■２と
の反応系において単純な熱反応のみで堆積する。例えば
Ｗ　（ｃＨｓ）　ｔｓとＨ２との反応系における熱反応
は基本的に Ｗ　（ｃＨｓ）　ｓ　＋　４８２　＝　Ｗ↓＋６　Ｃ）
Ｉ４↑十Ｈ２↑と考えられる。On the substrate having such a structure, W is deposited only by a simple thermal reaction in the reaction system of the raw material gas and (2). For example, the thermal reaction in the reaction system between W (cHs) ts and H2 is basically W (cHs) s + 482 = W↓+6 C)
It is thought that I4↑10H2↑.

第１図は本発明を適用可能な堆積膜形成装置を示す模式
図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a deposited film forming apparatus to which the present invention can be applied.

ここで、１はＷ膜を形成するための基体である。基体１
は、同図に対して実質的に閉じられた堆積膜形成用の空
間を形成するための反応管２の内部に設けられた基体ホ
ルダ３上に載置される。Here, 1 is a substrate for forming a W film. Base 1
is placed on a substrate holder 3 provided inside a reaction tube 2 for forming a substantially closed space for forming a deposited film as shown in the figure.

反応管２を構成する材料としては石英が好ましいが、金
属製であってもよい。この場合には反応管を冷却するこ
とが望ましい。また、基体ホルダ３は金属製であり、載
置される基体を加熱できるようにヒータ４が設けられて
いる。モしてヒータ４の発熱温度を制御して基体温度を
制御することができるよう構成されている。The material constituting the reaction tube 2 is preferably quartz, but it may also be made of metal. In this case, it is desirable to cool the reaction tube. Further, the substrate holder 3 is made of metal, and is provided with a heater 4 so as to heat the substrate placed thereon. The substrate temperature can be controlled by controlling the heat generation temperature of the heater 4.

ガスの供給系は以下のように構成されている。The gas supply system is configured as follows.

５はガスの混合器であり、原料ガスと反応ガスとを混合
させて反応管２内に供給する。６は原料ガスとして有機
金属を昇華させるために設けられた原料ガス昇華器であ
る。Reference numeral 5 denotes a gas mixer, which mixes the raw material gas and the reaction gas and supplies the mixture into the reaction tube 2 . Reference numeral 6 denotes a raw material gas sublimator provided for sublimating organic metal as a raw material gas.

本発明において用いる有機金属は室温で固体状であるの
で、昇華器６内で加熱しキャリアガス中へ有機金属の飽
和蒸気となし、混合器５へ導入する、昇華器は１８０℃
±１０℃、配管、混合器５９反応管２は１７０℃±ｌＯ
℃に加熱しておく。Since the organic metal used in the present invention is solid at room temperature, it is heated in the sublimator 6 to form a saturated organic metal vapor into the carrier gas, and then introduced into the mixer 5.The sublimator is heated at 180°C.
±10℃, piping, mixer 59 reaction tube 2 is 170℃±1O
Heat to ℃.

排気系は以下のように構成される。The exhaust system is configured as follows.

７はゲートバルブであり、堆積膜形成前に反応管２内部
を排気する時など犬容ユの排気を行う際に開かれる。８
はスローリークバルブであり、堆積膜形成時の反応管２
内部の圧力を調整する時など小容量の排気を行う際に用
いられる。９は排気ユニットであり、ターボ分子ポンプ
等の排気用のポンプ等で構成される。Reference numeral 7 denotes a gate valve, which is opened when exhausting the inside of the reaction tube 2 before forming a deposited film. 8
is a slow leak valve, which is used for reaction tube 2 during deposition film formation.
Used when evacuation of a small volume, such as when adjusting internal pressure. Reference numeral 9 denotes an exhaust unit, which is composed of an exhaust pump such as a turbo molecular pump.

基体１の搬送系は以下のように構成される。The transport system for the substrate 1 is configured as follows.

ｌＯは堆積膜形成前および堆積膜形成後の基体を収容可
能な基体搬送室であり、バルブ１１を開いて排気される
。１２は搬送室を排気する排気ユニットであり、ターボ
分子ポンプ等の排気用ポンプで構成される。1O is a substrate transfer chamber capable of accommodating substrates before and after the formation of a deposited film, and is evacuated by opening the valve 11. Reference numeral 12 denotes an exhaust unit for evacuating the transfer chamber, and is composed of an exhaust pump such as a turbo molecular pump.

バルブ１３は基体１を反応室と搬送空間で移送する時の
み開かれる。The valve 13 is opened only when the substrate 1 is transferred between the reaction chamber and the transfer space.

第１図に示すように、原料ガスを生成するために昇華室
６においては、１８０℃に保持され、Ｗ（ｃｔｌｓ）ａ
に対しキャリアガスとしての１１．もしくはＡｒ（もし
くは他の不活性ガス）を流し、気体状Ｗ（ｃ１１３）６
を生成し、これを混合器５に輸送する。As shown in FIG. 1, the sublimation chamber 6 is maintained at 180°C to generate raw material gas, and W(ctls)a
11. as a carrier gas. Or, by flowing Ar (or other inert gas), gaseous W(c113)6
is produced and transported to the mixer 5.

反応ガスとしてのＨ２は別経路から混合器５に輸送され
る。ガスはそれぞれその分圧が所望の値となるように流
量が調整されている。H2 as a reaction gas is transported to the mixer 5 from another route. The flow rate of each gas is adjusted so that its partial pressure becomes a desired value.

第２図（ａ）〜（ｅ）は本発明によるＷ膜の選択成長の
様子を示す。FIGS. 2(a) to 2(e) show selective growth of a W film according to the present invention.

第２図（ａ）は本発明によるＷ堆積膜形成前の基体の断
面を模式的に示す図である。９０は電子供与性材料から
なる基板、９１は非電子供与性材料からなる薄膜である
。FIG. 2(a) is a diagram schematically showing a cross section of a substrate before formation of a W deposited film according to the present invention. 90 is a substrate made of an electron-donating material, and 91 is a thin film made of a non-electron-donating material.

原料ガスとしてのＷ　（ｃＨ３）　８１反応ガスとして
のＨ２を含んだ混合気体がＷ（ｃＨ３）６の分解温度以
上かつ８００℃以下の温度範囲内に加熱された基体１上
に供給されると、基体９０上にＷが析出し、第２図（ｂ
）に示すようにＷの連続膜が形成される。ここで、反応
管２内の圧力は１Ｏ−３〜７６０Ｔｏｒｒが望ましく、
Ｗ（（：１１３）６分圧は上記反応管内圧力の１．５×
ｌロー５〜１．３　Ｘ　１０−３倍が好ましい。When a mixed gas containing W (cH3) 81 as a raw material gas and H2 as a reaction gas is supplied onto the substrate 1 heated within a temperature range of above the decomposition temperature of W(cH3) 6 and below 800°C, W is deposited on the substrate 90, as shown in FIG.
), a continuous film of W is formed. Here, the pressure inside the reaction tube 2 is preferably 1O-3 to 760 Torr;
W((:113)6 partial pressure is 1.5× of the pressure inside the reaction tube.
1 rho 5 to 1.3 x 10-3 times is preferred.

上記条件でＷの堆積を続けると、第２図（ｃ）の状態を
経て、第２図（ｄ）　に示すように、Ｗ膜は薄膜９１の
最上部のレベルにまで成長する。さらに同じ条件で成長
させると、第２図（ｅ）に示すように、Ｗ膜は横方向に
はほとんど成長することなしに、５０００人にまで成長
可能である。これは、本発明による堆積膜の最も特徴的
な点であり、如何に良質の膜を良好な選択性の下に形成
可能であるかが理解できよう。If W is continued to be deposited under the above conditions, the W film will grow to the top level of the thin film 91 as shown in FIG. 2(d) after passing through the state shown in FIG. 2(c). Further, when grown under the same conditions, as shown in FIG. 2(e), the W film can grow up to 5,000 layers with almost no growth in the lateral direction. This is the most characteristic feature of the deposited film according to the present invention, and it can be understood how a high quality film can be formed with good selectivity.

そしてオーシュ電子分光法や光電子分光法による分析の
結果、この膜には炭素や酸素のような不純物の混入が認
められない。As a result of analysis using Ausch electron spectroscopy and photoelectron spectroscopy, no impurities such as carbon or oxygen were detected in this film.

このようにして形成された堆積膜の抵抗率は、膜厚４０
０人では室温で８〜１０μΩ・Ｃｌ１１と良好であり、
連続かつ平坦な膜となる。また、膜厚１μｍであっても
、その抵抗率はやはり室温で略々８〜１０μΩ・Ｃ１１
となり、厚膜でも十分に緻密な膜が形成される。可視光
波長領域における反射率も略々８０％であり、表面平坦
性にすぐれた薄膜を堆積させることができる。The resistivity of the deposited film thus formed is as follows:
For 0 people, it is good at 8 to 10 μΩ・Cl11 at room temperature,
A continuous and flat film is formed. Furthermore, even if the film thickness is 1 μm, its resistivity is still approximately 8 to 10 μΩ・C11 at room temperature.
Therefore, a sufficiently dense film can be formed even if it is thick. The reflectance in the visible light wavelength region is also approximately 80%, and a thin film with excellent surface flatness can be deposited.

基体温度としては、Ｗを含む原料ガスの分解温度以上、
かつ８００℃以下が望ましい。８００℃を越えるとメチ
ル基の分解の可能性が生ずる。具体的には基体温度３０
０〜５００℃が望ましく、この条件で堆積を行った場合
、ｗ　（ｃＨ３）　ｓ分圧がｌロー４〜１Ｏ−３Ｔｏｒ
ｒのとき堆積速度は１００人／分〜２００人／分と非常
に大きく、超ＬＳＩ用Ｗ堆積技術として十分大きい堆積
速度が得られる。The substrate temperature is equal to or higher than the decomposition temperature of the raw material gas containing W;
And it is desirable that the temperature is 800°C or less. If the temperature exceeds 800°C, the possibility of decomposition of the methyl group arises. Specifically, the substrate temperature is 30
The temperature is preferably 0 to 500°C, and when deposition is performed under these conditions, the partial pressure of w (cH3) s is 4 to 1 O-3 Torr.
When r, the deposition rate is extremely high at 100 to 200 people/min, and a sufficiently high deposition rate can be obtained as a W deposition technique for VLSI.

さらに好ましくは基体温度３５０℃〜４５０℃であり、
この条件で堆積したＷ膜は配向性も強く、後工程におけ
る酸化耐性に優れている。More preferably, the substrate temperature is 350°C to 450°C,
The W film deposited under these conditions has strong orientation and excellent oxidation resistance in subsequent steps.

第１図示の装置では、１回の堆積において１枚の基体に
しかＷを堆積することができない。略々２００人／分の
堆積速度は得られるが、多数枚の堆積を短時間で行うた
めには不十分である。In the apparatus shown in the first figure, W can only be deposited on one substrate in one deposition. Although a deposition rate of approximately 200 persons/minute can be obtained, this is insufficient for depositing a large number of sheets in a short period of time.

この点を改善する堆積膜形成装置としては、多数枚のウ
ェハを同時に装填してＷを堆積することのできる減圧Ｃ
ＶＤ装置がある。本発明によるＷ堆積は加熱された電子
供与性基体表面での表面反応を用いているため、ホット
ウォール型減圧ＣＶＤ法であればＷ　（ｃＨ３）　６と
Ｈ２によりＷを堆積させることができる。As a deposited film forming apparatus that improves this point, a reduced pressure C
There is a VD device. Since W deposition according to the present invention uses a surface reaction on the surface of a heated electron-donating substrate, W can be deposited using W (cH3) 6 and H2 using a hot wall type low pressure CVD method.

反応管圧力は０．０５〜７６０Ｔｏｒｒ、望ましくは０
．１〜０．８Ｔｏｒｒ　、基体温度は３００℃〜８００
℃、望ましくは３５０℃〜４５０℃、Ｗ　（ｃ）１３）
　ｓ分圧は反応管内圧力のＩ　Ｘ　１０−’倍〜１．３
　Ｘｌ０−３倍であり、Ｗが電子供与性基体上にのみ堆
積する。The reaction tube pressure is 0.05 to 760 Torr, preferably 0
．． 1 to 0.8 Torr, substrate temperature 300℃ to 800℃
°C, preferably 350 °C to 450 °C, W (c)13)
s partial pressure is I x 10-' times ~ 1.3 times the pressure inside the reaction tube.
Xl0-3 times, and W is deposited only on the electron-donating substrate.

第３図はかかる本発明を適用可能な堆積膜形成装置を示
す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a deposited film forming apparatus to which the present invention can be applied.

５７はＷ［を形成するための基体である。５０は周囲に
対して実質的に閉じられた堆積膜形成用の空間を形成す
る石英製の外側反応管、５１は外側反応管５０内のガス
の流れを分離するために設置される石英製の内側反応管
、５４は外側反応管５０の開口部を開閉するための金属
製のフランジであり、基体５７は内側反応管５１内部に
設けられた基体保持具５６内に設置される。なお、基体
保持具５６は石英製とするのが望ましい。57 is a substrate for forming W[. 50 is an outer reaction tube made of quartz that forms a space for forming a deposited film that is substantially closed to the surroundings; 51 is an outer reaction tube made of quartz that is installed to separate the flow of gas in the outer reaction tube 50; The inner reaction tube 54 is a metal flange for opening and closing the opening of the outer reaction tube 50, and the base 57 is installed in a base holder 56 provided inside the inner reaction tube 51. Note that the base holder 56 is preferably made of quartz.

また、本装置はヒータ部５９により基体温度を制御する
ことができる。反応管５０内部の圧力は、ガス排気口５
３を介して結合された排気系によって制御できるように
構成されている。Furthermore, the present device can control the substrate temperature using the heater section 59. The pressure inside the reaction tube 50 is controlled by the gas exhaust port 5.
The exhaust system is configured to be controlled by an exhaust system connected via 3.

また、原料ガスは第１図に示す装置と同様に、第１のガ
ス系、第２のガス系および混合器を有しくいずれも図示
せず）、原料ガスは原料ガス導入ライン５２より反応管
５０内部に導入される。また、第１のガス系、混合器お
よび原料ガス導入ライン５２は加熱機構を有する。原料
ガスは、第３図中矢印５８で示すように、内側反応管５
１内部を通過する際、基体５７の表面において反応し、
Ｗを基体表面に堆積する。反応後のガスは、内側反応管
５１と外側反応管５０とによって形成される間隙部を通
り、ガス排気口５３から排気される。In addition, the raw material gas is supplied to the reaction tube from the raw material gas introduction line 52 (similar to the apparatus shown in FIG. 1, having a first gas system, a second gas system, and a mixer (all not shown)). 50 is introduced inside. Further, the first gas system, mixer, and source gas introduction line 52 have a heating mechanism. The raw material gas is fed into the inner reaction tube 5 as indicated by the arrow 58 in FIG.
1, reacts on the surface of the base 57,
W is deposited on the substrate surface. The gas after the reaction passes through the gap formed by the inner reaction tube 51 and the outer reaction tube 50 and is exhausted from the gas exhaust port 53.

基体の出し入れに際しては、金属製フランジ５４をエレ
ベータ（図示せず）により基体保持具５６基体５７とと
もに降下させ、所定の位置へ移動させて基体の着脱を行
う。When taking out and putting in the base, the metal flange 54 is lowered together with the base holder 56 and the base 57 by an elevator (not shown), and moved to a predetermined position to attach and detach the base.

かかる装置を用い、前述した条件で堆積膜を形成するこ
とにより、装置内の総てのウェハにおいて良質なＷ［を
同時に形成することができる。By using such an apparatus and forming a deposited film under the conditions described above, high-quality W[ can be formed simultaneously on all wafers in the apparatus.

上述したように本発明にもとづくＷ成膜方法によって得
られた膜は緻密であり炭素等の不純物含有量がきわめて
少なく抵抗率も低く且つ表面平滑度の高い特性を有する
ため以下に述べる顕著な効果が得られる。As mentioned above, the film obtained by the W film forming method according to the present invention is dense, has extremely low content of impurities such as carbon, has low resistivity, and has high surface smoothness, so it has the remarkable effects described below. is obtained.

■抵抗率低減 従来Ｗは融点が３４１０℃と高く、後工程の熱処理の影
響をうけにくいという利点を有していたが、スパッタ法
で１８〜３０μΩｃｍ、ＣＶＤ法で約１０μΩｃｍと抵
抗率が大きかった。■Reducing resistivity Conventional W has a high melting point of 3,410°C and has the advantage of being less affected by post-process heat treatment, but its resistivity is high at 18 to 30 μΩcm when sputtering and about 10 μΩcm when using CVD. .

本発明による堆積法を用いると８〜９μΩｃｍの低抵抗
率Ｗが得られた。且つ厚膜化も容易である。Using the deposition method according to the invention, a low resistivity W of 8-9 μΩcm was obtained. Moreover, it is easy to make the film thick.

■堆積速度向上 従来の堆積速度は３０〜５０人／分であったのに対し、
本発明による堆積法を用いると最大２００人／分の堆積
速度が得られた。■Improved deposition speed While the conventional deposition speed was 30 to 50 people/min,
Deposition rates of up to 200 people/min have been obtained using the deposition method according to the invention.

また第３図に示す装置を用いることにより２５０枚の大
ｆｆｉ処理が同時に行なうことができた。Further, by using the apparatus shown in FIG. 3, it was possible to perform large ffi processing on 250 sheets at the same time.

■コンタクトホール内埋込み 本発明は基本的に電子供与性基体上でのＷ　（ｃ）１３
）　６とＨ７の表面反応である。■Filling in contact holes The present invention basically involves W (c)13 filling on an electron-donating substrate.
) This is a surface reaction between 6 and H7.

ピアホール（コンタクトホール）内部にＷが完全に充填
され、ピアホール内のＷの抵抗率はｌＯμΩｃｍと充分
に低いものであった。The inside of the pier hole (contact hole) was completely filled with W, and the resistivity of W inside the pier hole was sufficiently low as lOμΩcm.

■表面平滑性の向上（配線のパターニング性向上） 従来、金属薄膜の表面の粗さは配線のバターニング工程
においてマスクと基体用のアライメント工程およびエツ
チング工程において不都合を及ぼしていた。■Improvement of surface smoothness (improvement of wiring patterning properties) Conventionally, the surface roughness of metal thin films has caused inconveniences in the patterning process of wiring, the alignment process for the mask and the substrate, and the etching process.

つまり従来のスパッタ法によるＷおよびＣＶＤ法による
Ｗ膜の表面には数百〜数千人に及ぶ凹凸があり表面モル
フオロジーが悪く、そのため１）アライメント信号が表
面で乱反射を生じ、そのため雑音レベルが高くなり本来
のアライメント信号を識別できない。In other words, the surfaces of W films made by conventional sputtering and W films made by CVD have irregularities ranging from hundreds to thousands of layers and have poor surface morphology.As a result, 1) the alignment signal is diffusely reflected on the surface, resulting in a low noise level; The signal becomes high and the original alignment signal cannot be identified.

２）大きな表面凹凸をカバーするため、レジスト膜厚を
犬きくとらねばならず微細化に反する。2) In order to cover large surface irregularities, the resist film thickness must be increased, which is contrary to miniaturization.

３）表面モルフォロジーが悪いとレジスト内部反射によ
るハレーションが極部的に生じ、レジスト残りが生ずる
。3) If the surface morphology is poor, halation occurs locally due to internal reflection of the resist, resulting in resist residue.

４）表面モルフォロジーが悪いとその凹凸に準じて配線
エツチング工程で側壁がギザギザになってしまう等の欠
点をもっていた。4) If the surface morphology is poor, there are drawbacks such as the sidewalls becoming jagged during the wiring etching process due to the unevenness.

本発明によると形成されたＡｌｌ膜の表面モルフォロジ
ーが画期的に改善され、上述の欠点は全て改善される。According to the present invention, the surface morphology of the formed Al film is dramatically improved, and all of the above-mentioned drawbacks are improved.

■完全選択性 従来のＷＦ、を使用する選択ＣＶＤ法によるＷ［は基本
的にはＷＦ６とＳｔの反応であるためＳｉ上にＷが一様
に堆積すると堆積速度が大巾に低下あるいは堆積速度を
確保すると５ｔ０２上にも堆積をはじめてしまい選択性
を安定に維持するには２０００人〜３０００人のｗｇ厚
が限界であったが、本発明の堆積法を用いると１０００
０人までの完全選択性が得られた（Ｓｉ上のみに堆積、
　５ｉｎ２上は堆積せず）。■Complete selectivity W [by selective CVD method using conventional WF] is basically a reaction between WF6 and St, so when W is uniformly deposited on Si, the deposition rate decreases drastically or the deposition rate If the WG thickness of 2,000 to 3,000 was the limit to maintain stable selectivity because it would start to deposit on 5t02, but with the deposition method of the present invention, the WG thickness of 1,000
Complete selectivity down to 0 was obtained (deposited only on Si,
5in2 is not deposited).

（実施例１） まずＷ成膜の手順は次の通りである。第１図に示した装
置を用い、排気設備９により、反応管２内を略々Ｉ　Ｘ
　１Ｏ−６Ｔｏｒｒに排気する。ただし反応管２内の真
空度は１　ｘ　１Ｏ−８Ｔｏｒｒより悪くてもＷは成膜
する。(Example 1) First, the procedure for forming a W film is as follows. Using the apparatus shown in FIG. 1, the inside of the reaction tube 2 is approximately IX
Evacuate to 10-6 Torr. However, even if the degree of vacuum in the reaction tube 2 is worse than 1 x 1O-8 Torr, W can be formed into a film.

Ｓｉウェハを洗浄後、搬送室ｌＯを大気圧に解放しＳｉ
ウェハを搬送室に装填する。搬送室を略々１×１０−’
Ｔｏｒｒに排気し、その後ゲートバルブ１３を開はウェ
ハをウェハホルダー３に装着する。After cleaning the Si wafer, the transfer chamber IO is released to atmospheric pressure and the Si wafer is cleaned.
Load the wafer into the transfer chamber. The transfer chamber is approximately 1×10-'
After exhausting to Torr, the gate valve 13 is opened and the wafer is mounted on the wafer holder 3.

ウェハをウェハホルダー３に装着した後、ゲートバルブ
１３を閉じ、反応室２の真空度が略々１×１０−’Ｔｏ
ｒｒになるまで排気する。After mounting the wafer on the wafer holder 3, the gate valve 13 is closed and the vacuum level of the reaction chamber 2 is approximately 1×10-'To.
Exhaust until rr.

本実施例では第１のガスラインからＷ（ｃＩ＋３）６を
供給する。Ｗ　（ｃＨ３）　６ラインのキャリアガスは
Ｈ２を用いた。第２のガスラインはＨ２用とする。第１
のガスライン全体、ａ、合量および反応管を１７０℃に
加熱し、昇華器を１８０℃に加熱する。In this embodiment, W(cI+3)6 is supplied from the first gas line. W (cH3) H2 was used as the carrier gas for the 6th line. The second gas line is for H2. 1st
Heat the entire gas line, a, total volume and reaction tube to 170°C, and heat the sublimator to 180°C.

第２ガスラインからＨ２を流し、スローリークバルブ８
の開度を調整して反応管２内の圧力を所定の値にする。Flow H2 from the second gas line and slow leak valve 8
The pressure inside the reaction tube 2 is brought to a predetermined value by adjusting the opening degree of the reaction tube 2.

本実施例における典型的圧力は略々１．０Ｔｏｒｒとす
る。その後ヒータ４に通電しウェハを加熱する。ウェハ
温度が所定の温度に到達した後、Ｉｆ（ｃＨｓ）ｓ　ラ
インよりｗ（ｃ１（３）　ｅを反応管内へ導入する。全
圧は略々１．０Ｔｏｒｒであり、Ｗ　（ｃＴｏ）　ａ分
圧を略々１．ＯＸ　１０”’Ｔｏｒｒとする。Ｗ（ｃＪ
）ａを反応管２に導入するとＷが堆積する。所定の堆積
時間が経過した後、Ｗ（ｃＨ３）６の供給を停止する。Typical pressure in this example is approximately 1.0 Torr. Thereafter, the heater 4 is energized to heat the wafer. After the wafer temperature reaches a predetermined temperature, w(c1(3)e is introduced into the reaction tube from the If(cHs)s line.The total pressure is approximately 1.0 Torr, and the partial pressure of W(cTo)a is approximately 1.OX 10'''Torr.W(cJ
) When a is introduced into the reaction tube 2, W is deposited. After a predetermined deposition time has elapsed, the supply of W(cH3)6 is stopped.

次にヒータ４の加熱を停止し、ウェハを冷却する。■２
ガスの供給を止め反応管内を排気した後、ウェハを搬送
室に移送し、搬送室のみを大気圧にした後ウェハを取り
出す。以上がＷ＠膜手順の概略である。Next, heating of the heater 4 is stopped and the wafer is cooled. ■2
After stopping the gas supply and evacuating the inside of the reaction tube, the wafer is transferred to the transfer chamber, and after only the transfer chamber is brought to atmospheric pressure, the wafer is taken out. The above is an outline of the W@membrane procedure.

次に本実施例における試料作製を説明する。Next, sample preparation in this example will be explained.

Ｓｔ基体（Ｎ型１〜２Ωｃｍ）を水素燃焼方式（Ｈ２：
３１１　／Ｍ、０２：　２１／Ｍ）　ｋ：より１０００
’Ｃ（７）温度で熱酸化を行なった。St substrate (N type 1-2 Ωcm) is heated using hydrogen combustion method (H2:
311/M, 02: 21/M) k: 1000
Thermal oxidation was carried out at a temperature of 'C(7).

膜厚は７０００人±５００人であり、屈折率は１．４６
であった。このＳｉ基体全面にホトレジストを塗布し、
露光機により所望のパターンを焼きつける。The film thickness is 7,000 ± 500, and the refractive index is 1.46.
Met. Apply photoresist to the entire surface of this Si substrate,
A desired pattern is printed using an exposure machine.

パターンは０．２５μｍ　ｘＯ，２５μｍ　５−ｄｌｏ
ｏ　μｍ　Ｘ１００μｍの各種の孔が開孔する様なもの
である。ホトレジストを現像後反応性イオンエツチング
（ＲＩＥ）等でホトレジストをマスクとして下地の５ｉ
ｎ２をエツチングし、部分的に基体Ｓｉを露出させた。Pattern is 0.25μm x O, 25μm 5-dlo
It is like having various holes of 0 μm x 100 μm. After developing the photoresist, perform reactive ion etching (RIE) or the like to remove the underlying 5I using the photoresist as a mask.
n2 was etched to partially expose the substrate Si.

このようにして０．２５μｍ　Ｘｏ、２５μｎ＋　Ｎ１
００　μｍ　ｘ１００μｍの各種の大きさの５ｉｎ２の
孔を有する試料を用意し、前述した手順に従って 全圧　　　　　　１．０　Ｔｏｒｒ Ｗ（ｃＨ３）６分圧　　１．ＯＸ　１０−’Ｔｏｒｒな
る条件でＷ膜を堆積した。In this way 0.25μm Xo, 25μn+N1
Samples with 5in2 holes of various sizes of 00 μm x 100 μm were prepared and subjected to a total pressure of 1.0 Torr W (cH3) and 6 partial pressures according to the procedure described above. A W film was deposited under conditions of OX 10-'Torr.

基板温度を変化して堆積したＷ膜を各種の評価方法を用
いて評価した。その結果を表１に示す。The W film deposited while varying the substrate temperature was evaluated using various evaluation methods. The results are shown in Table 1.

（以下余白） 上記試料において３００℃〜４５０℃の温度範囲におい
て抵抗率の低い、平坦な実用的な堆積速度のＷ膜を得る
ことができた。またＷは５ｉｎ２の開孔部のみ堆積し、
５ｉ０２上には堆積しなかった。さらにこの選択性は１
時間の連続堆積においても維持された。(The following is a blank space) In the above sample, a flat W film with low resistivity and a practical deposition rate could be obtained in the temperature range of 300° C. to 450° C. In addition, W was deposited only in the 5in2 opening,
It did not deposit on 5i02. Furthermore, this selectivity is 1
It was maintained even in continuous deposition of time.

（実施例２） 本実施例は第１のガスラインＷ　（ｃＨ３）　６のキャ
リアガスとして＾ｒを用いた。(Example 2) In this example, ^r was used as the carrier gas for the first gas line W (cH3) 6.

実施例１と同様の手順に従い 全圧　　　　　１．ＯＴｏｒｒ Ｗ　（ｃＨ３）　８分圧　１．Ｏｘ　１０−’Ｔｏｒｒ
なる条件でＷを堆積した。Total pressure according to the same procedure as in Example 1 1. OTorr W (cH3) 8 partial pressure 1. Ox 10-'Torr
W was deposited under the following conditions.

このようにして堆積したＷ膜は実施例１と同様の結果を
得た。The W film deposited in this manner obtained the same results as in Example 1.

また基体による選択堆積性も実施例１と同様であった。Furthermore, the selective deposition properties depending on the substrate were also the same as in Example 1.

（実施例３） 第３図に示した減圧ＣｖＤ装置を用いて以下に述べるよ
うな構成の基体にＷ膜を形成した。(Example 3) A W film was formed on a substrate having the configuration described below using the reduced pressure CvD apparatus shown in FIG.

電子供与性である第１の基体表面材料としての単結晶シ
リコン等の上に、非電子供与性である第２の基体表面材
料としての酸化膜等を形成し、実施例１に示したような
フォトリソグラフィー工程によりバターニングを行い、
単結晶シリコン表面を部分的に露出させた。An oxide film or the like as a non-electron-donating second substrate surface material is formed on a single crystal silicon or the like as an electron-donating first substrate surface material, and then Buttering is performed using a photolithography process,
The single crystal silicon surface was partially exposed.

この時の第２の基体表面材料の膜の膜厚は７０００人、
単結晶シリコン等の露出部即ち開口の大きさは３μａ＋
Ｘ３μｍであった。このようにして以下のようなサンプ
ルを準備した（以下ではこのようなサンプルは“常圧Ｃ
ＶＤによるＢＰＳＧ／ＪＩＬ結晶シリコン”のように表
記しである）。At this time, the thickness of the film of the second substrate surface material was 7000.
The size of the exposed portion of single crystal silicon, that is, the opening, is 3μa+
It was 3 μm. In this way, the following sample was prepared (in the following, such a sample is referred to as "atmospheric pressure C").
BPSG/JIL crystalline silicon by VD).

常圧ＣＶＤによるＢＰＳＧ／単結晶シリコン〃Ｐ　Ｓ　
Ｇ　／　　　　）１ プラズマＣＶＤによるＳｉＮ／ｎ ｎ　　　　　ＳｉＮ／ポリシリコン 〃ＳｉＯ／〃 ｔｔ　　　　　Ｓｉｎ／単結晶シリコン常圧ＣｖＤニよ
るＢＰＳＧ　　　／　　Ａｊ２／／　　　　　　　　　
　／　　　　Ｗ〃　　　　　　／ポリシリコン 常圧（：ＶＤ　ニよルＰＳＧ　　　／　　＋１／／　　
　　　　　／　　　Ｗ 〃　　　　　　／ポリシリコン これらのサンプルおよび＾ρ２０３基板、　５ｉ０２ガ
ラス基板を第３図に示した減圧ＣＶＯ装置に入れ、同一
バッチ内でＷ膜を成膜した。成膜条件は反応管圧力０．
３Ｔｏｒｒ、Ｗ（ｃＩＩ３）６分圧３．Ｏｘ　１Ｏ−５
Ｔｏｒｒ、基体温度３５０℃、成膜時間１０分である。BPSG/single crystal silicon by atmospheric pressure CVD
G / ) 1 SiN by plasma CVD / n n SiN / Polysilicon〃SiO /〃 tt Sin / Single crystal silicon BPSG by atmospheric pressure CvD / Aj2 / /
/ W〃 /Polysilicon normal pressure (:VD Niyor PSG / +1//
/W〃/Polysilicon These samples, the ^ρ203 substrate, and the 5i02 glass substrate were placed in a reduced pressure CVO apparatus shown in FIG. 3, and a W film was formed in the same batch. The film forming conditions were a reaction tube pressure of 0.
3Torr, W(cII3)6 partial pressure3. Ox 1O-5
Torr, substrate temperature of 350° C., and film formation time of 10 minutes.

このような条件で成膜した結果、パターニングを施した
サンプルに関しては全て、電子供与性である第１の基体
表面にのみＷ膜の堆積が起こり、開口部を埋めた。Ｗ膜
の膜質は実施例１で示した基体温度３５０℃のものと同
一の性質を示し非常に良好であった。一方弁電子供与性
である第２の基体表面にはｉ膜は全く堆積せず完全な選
択性が得られた。非電子供与性である八に２０３基板お
よび５１０２ガラス基板にもＡｊ２１１ｉは全く堆積し
なかった。As a result of film formation under these conditions, in all of the patterned samples, the W film was deposited only on the electron-donating first substrate surface, filling the openings. The film quality of the W film was very good, showing the same properties as those shown in Example 1 at a substrate temperature of 350°C. On the other hand, no i-film was deposited on the surface of the second substrate, which was electron-donating, and perfect selectivity was obtained. Aj211i was not deposited at all on the non-electron donating Hachini 203 substrate and 5102 glass substrate.

（実施例４） Ｓｉ基体を熱酸化したものを用意し全面に従来の減圧Ｃ
ＶＤを用いてポリシリコンを堆積する。このポリシリコ
ンを従来のフォトリソ技術を用いて選択的に除去する。(Example 4) A thermally oxidized Si substrate was prepared and the entire surface was exposed to conventional reduced pressure C.
Deposit polysilicon using VD. This polysilicon is selectively removed using conventional photolithography techniques.

上記試料を第１図に示した装置で実施例１と同様の手順
、同様の設定でＷを堆積した。W was deposited on the sample using the apparatus shown in FIG. 1 in the same procedure and with the same settings as in Example 1.

堆積膜は実施例１と同様の膜質を有し、かつ電子供与性
基体であるポリシリコン上にのみ堆積した（つまり５ｉ
ｎ２上には堆積せず）。この試料を９００℃Ｎ２雰囲気
の熱処理を行うことでタングステンのシリサイド化（Ｓ
ｉとＷの合金化）を行なったところ３０μΩＣ１１ｌの
抵抗率を有する酸化特性に優れた低抵抗のタングステン
シリサイドが得られた。The deposited film had the same film quality as in Example 1, and was deposited only on polysilicon, which is an electron-donating substrate (that is, 5i
not deposited on n2). This sample was heat-treated at 900°C in a N2 atmosphere to form tungsten silicide (S
By alloying i and W), a low-resistance tungsten silicide having a resistivity of 30 μΩC11l and excellent oxidation properties was obtained.

（実施例５） 実施例３と同様に第３図に示した減圧ＣＶＤ装置を用い
て以下に述べるような構成の基体にＷ膜を形成した。(Example 5) Similarly to Example 3, a W film was formed on a substrate having the structure described below using the low pressure CVD apparatus shown in FIG.

電子供与性である第１の基体表面材料としての単結晶シ
リコン表面に選択的に１０”ｃｍ−’のリンを拡散させ
、その上に、非電子供与性である第２の基体表面材料と
しての熱酸化５ｉｎ２膜を形成し、数的なフォトリソグ
ラフィー工程によりパターニングを行い、単結晶シリコ
ン表面を部分的に露出させた。Phosphorus of 10 cm is selectively diffused onto the surface of single crystal silicon as a first substrate surface material which is electron donating, and on top of that, a second substrate surface material which is non-electron donative is diffused. A thermally oxidized 5in2 film was formed and patterned by several photolithography steps to partially expose the single crystal silicon surface.

この時の熱酸化Ｓｉｎ、膜の膜厚は８０００人、単結晶
シリコンの露出部即ち開口の大きさは０．８μｍ×０．
８μｍであった。このようにしてサンプルを準備した。At this time, the thickness of the thermally oxidized Sin film was 8,000 mm, and the size of the exposed portion of single crystal silicon, that is, the opening, was 0.8 μm×0.
It was 8 μm. The samples were prepared in this way.

これらのサンプルを第３図に示した減圧ＣｖＤ装置に入
れ、同一バッチ内でＷ膜を成膜した。成膜条件は反応管
圧力０．３Ｔｏｒｒ、Ｗ（（：Ｈｚ）ｓ分圧１．０×１
Ｏ−５Ｔｏｒｒ、基体温度３５０℃、成膜時間５０分で
ある。These samples were placed in the reduced pressure CvD apparatus shown in FIG. 3, and a W film was formed in the same batch. The film forming conditions were: reaction tube pressure 0.3 Torr, W((:Hz)s partial pressure 1.0×1
The temperature was O-5 Torr, the substrate temperature was 350° C., and the film forming time was 50 minutes.

このような条件で成膜した結果、パターニングを施した
サンプルに関しては全て、電子供与性であるシリコン基
体表面にのみＷ膜の堆積が起こり、８０００人の深さの
開口部を完全に埋めつくした。Ｗ膜の膜質は実施例１で
示した基体温度３５０℃のものと同一の性質を示し非常
に良好であった。一方弁電子供与性である酸化膜表面に
はＷ膜は全く堆積せず完全な選択性が得られた。As a result of film formation under these conditions, in all patterned samples, the W film was deposited only on the surface of the electron-donating silicon substrate, completely filling the 8,000-deep opening. . The film quality of the W film was very good, showing the same properties as those shown in Example 1 at a substrate temperature of 350°C. On the other hand, no W film was deposited on the surface of the electron-donating oxide film, and complete selectivity was obtained.

さらにシリコンのリン拡散した領域と堆積したＷ膜との
コンタクト抵抗がｌＸｌ０−６〜５　Ｘ　１０−’Ωｃ
Ｉ１１２が得られた。また、８０００人の深さに８００
０人×８０００人の開孔を設けたため、アスペクト比は
１であり単純にホール内Ｗの抵抗率を求めるとｌＯμΩ
Ｃ１であった。Furthermore, the contact resistance between the silicon phosphorus diffused region and the deposited W film is lXl0-6~5 x 10-'Ωc
I112 was obtained. Also, 800 to a depth of 8000
Since we created a hole with 0 x 8000 people, the aspect ratio is 1, and simply calculating the resistivity of W inside the hole is lOμΩ.
It was C1.

つまりバリアメタル等をピアホール内に設置することな
くピアホール内がＷで充填されかつ良好なコンタクト抵
抗およびホール内抵抗を得ることができた。In other words, the inside of the pier hole was filled with W without installing a barrier metal or the like inside the pier hole, and good contact resistance and resistance inside the hole could be obtained.

またＷＦＧを用いたＣｖＤで見られるようなピアホール
底部つまりＳｉ面の侵食およびＦによるコンタミネーシ
ョンはまフたく観られなかった。Further, erosion of the bottom of the pier hole, that is, the Si surface, and contamination by F, which are observed in CvD using WFG, were not observed at all.

（実施例６） 実施例１の手順にしたがい 全圧　　　　　　１．０Ｔｏｒｒ 基板温度　　　　４００℃ Ｗ（ｅｌｆｓ）ａ分圧　　１．ＯＸ　１０−’Ｔｏｒｒ
なる条件下で 第３のガスラインにより５ｊＪａを分圧ｌＸｌ０−５Ｔ
ｏｒｒになるように反応管に導入し、Ｗ　（ｃ）＋３）
　ａとＨ２の反応中にＳｉが混入するように設定した。(Example 6) Following the procedure of Example 1, total pressure: 1.0 Torr, substrate temperature: 400°C, W(elfs)a partial pressure: 1. OX 10-'Torr
5jJa is brought to a partial pressure of lXl0-5T by the third gas line under the conditions
W (c) + 3)
It was set so that Si would be mixed into the reaction between a and H2.

堆積膜はＷＳｉ（タングステンシリサイドつまりＷとＳ
ｉの合金）であり抵抗率は６０μΩＣｌ１１であった。The deposited film is WSi (tungsten silicide, that is, W and S).
alloy of i) and had a resistivity of 60 μΩCl11.

実施例４で行なった結果よりも抵抗値は大きいが低温で
ＷＳｉが形成されかつＭＯＳ　Ｉ−ランシスターを作製
する上では充分なＷＳｉが得られた。Although the resistance value was higher than the result obtained in Example 4, WSi was formed at a low temperature and was sufficient for manufacturing a MOS I-run sister.

（実施例７） 実施例５と同様に０．８　Ｘｏ、８μｍの５ｉｎ２膜の
開孔部からＳｔの露出した試料を用意し、実施例１の手
順に従い、 全圧　　　　　　１．０Ｔｏｒｒ 基板温度　　　　４００℃ Ｗ（（：１１３）６分圧　　１．ＯＸ　１０−’Ｔｏｒ
ｒなる条件下で上記試料にＷを１０００人堆積させた。(Example 7) In the same manner as in Example 5, a sample with St exposed through the opening of a 5in2 film of 0.8 W ((:113)6 partial pressure 1.OX 10-'Tor
1000 W was deposited on the above sample under conditions r.

実施例１と同様にＷは５ｉｎ２の開孔部のみに良質な膜
質で堆積した。その後上記試料を従来のスパッタリング
法により　Ａ４−０．５％Ｓｉ−１％Ｃｕを全面に堆積
した。バターニングはバリアメタルであるＷをエツチン
グする必要がなく　Ａ℃−５ｉ−Ｃｕのエツチング工程
ですむ。また１０００人のＷは拡散バリアとしての役割
を充分けたし、０，１μｍ程度の浅い接合に対してもリ
ークは生じず、かつＳｉの析出もみられず良好なコンタ
クト抵抗も得られた。As in Example 1, W was deposited in a good film quality only on the 5 in 2 opening. Thereafter, A4-0.5% Si-1% Cu was deposited on the entire surface of the sample using a conventional sputtering method. Butterning does not require etching of W, which is a barrier metal, and can be performed using an A°C-5i-Cu etching process. In addition, the 1000 tungsten metal sufficiently fulfilled its role as a diffusion barrier, and even with shallow junctions of about 0.1 .mu.m, no leakage occurred, and no Si precipitation was observed, resulting in good contact resistance.

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、低抵抗、緻密、
かつ平坦なＷ膜を基体上に選択的に堆積させることがで
きた。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, low resistance, dense,
Moreover, a flat W film could be selectively deposited on the substrate.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明を適用可能な堆積膜形成装置の一例を示
す模式図、 第２図は本発明による堆積膜形成法を説明する模式的断
面図、 第３図は本発明を適用可能な堆積膜形成装置の他の例を
示す模式図である。 ｌ・・・基体、 ２・・・反応管、 ３・・・基体ホルダ、 ４・・・ヒータ、 ５・・・混合器、 ６・・・昇華器、 ７・・・ゲートバルブ、 ８・・・スローリークバルブ、 ９・・・排気ユニット、 ｌＯ・・・搬送室、 １１・・・バルブ、 １２・・・排気ユニット、 ５０・・・石英製外側反応管、 ５１・・・石英製内側反応管、 ５２・・・原料ガス導入ライン、 ５３・・・ガス排気口、 ５４・・・金属製フランジ、 ５６・・・基体保持具、 ５７・・・基体、 ５８・・・ガスの流れ、 ５９・・・ヒータ部。 ５４ 第３図FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a deposited film forming apparatus to which the present invention can be applied, FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a deposited film forming method according to the present invention, and FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a deposited film forming apparatus to which the present invention can be applied. FIG. 3 is a schematic diagram showing another example of a deposited film forming apparatus. 1... Substrate, 2... Reaction tube, 3... Substrate holder, 4... Heater, 5... Mixer, 6... Sublimator, 7... Gate valve, 8... - Slow leak valve, 9... Exhaust unit, lO... Transfer chamber, 11... Valve, 12... Exhaust unit, 50... Quartz outer reaction tube, 51... Quartz inner reaction tube Pipe, 52... Raw material gas introduction line, 53... Gas exhaust port, 54... Metal flange, 56... Substrate holder, 57... Substrate, 58... Gas flow, 59 ...Heater section. 54 Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １）（ａ）電子供与性の表面（Ａ）と非電子供与性の表
面（Ｂ）とを有する基体を堆積膜形成用の空間に配する
工程、 （ｂ）タングステン原子を含む化合物のガスと水素ガス
とを前記堆積膜形成用の空間に導入する工程、および （ｃ）タングステン膜を前記電子供与性の表面（Ａ）に
選択的に形成する工程を有することを特徴とする堆積膜
形成法。[Claims] 1) (a) A step of disposing a substrate having an electron donating surface (A) and a non-electron donating surface (B) in a space for forming a deposited film, (b) tungsten atoms and (c) selectively forming a tungsten film on the electron-donating surface (A). Deposited film formation method.