JPH04294532A - Method for forming tungsten silicide film - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】0001
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造プロセ
スにおけるタングステンシリサイド膜の形成方法に関し
、特にタングステンシリサイド膜を面内均一性に優れ且
つ良好な表面アスピリティを以て形成する方法に関する
。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a tungsten silicide film in a semiconductor device manufacturing process, and more particularly to a method for forming a tungsten silicide film with excellent in-plane uniformity and good surface aspirity.
【０００２】0002
【従来の技術】超ＬＳＩのゲート電極材料や配線材料と
して、従来のポリシリコン層よりも１桁以上低抵抗なポ
リサイド構造層が用いられている。このポリサイド構造
層は、ポリシリコン層上にタングステンシリサイド等の
高融点金属シリサイド層を積層したものであり、特に、
集積度の高いメモリ装置等への適用が活発である。2. Description of the Related Art Polycide structure layers, which have a resistance one order of magnitude lower than conventional polysilicon layers, are used as gate electrode materials and wiring materials for VLSIs. This polycide structure layer is a layer of high melting point metal silicide such as tungsten silicide laminated on a polysilicon layer, and in particular,
It is actively being applied to highly integrated memory devices.
【０００３】ところで、タングステンシリサイド膜を形
成する場合には、フッ化タングステン（ＷＦ６ ）ガス
が使用され、その還元ガスとしてシラン（ＳｉＨ４ ）
ガスや、ジクロロシラン（ＳｉＨ２ Ｃｌ２ ）ガス等
が使用されている。By the way, when forming a tungsten silicide film, tungsten fluoride (WF6) gas is used, and silane (SiH4) is used as the reducing gas.
Gas, dichlorosilane (SiH2 Cl2) gas, etc. are used.
【０００４】0004
【発明が解決しようとする課題】ところが、還元ガスと
してシランガスを用いた場合では、長所としてウエハの
面内均一性に優れるが、ステップカバレージが悪く、膜
中のフッ素の含有量が多い等の短所がある。一方、ジク
ロロシランガスを還元ガスとした場合では、ステップカ
バレージに優れ、酸化時の膜の剥がれや段差部でのクラ
ックに強い等の特徴を有するが、反面、面内の均一性や
表面アスピリティが悪い。これはジクロロシランガスで
は、５００℃以上の高温で成膜されるため、堆積時に既
にタングステンシリサイドの結晶粒径が大きくなってい
るためである。ジクロロシランガスを用いて比較的低温
で成膜すれば、タングステンシリサイドの結晶粒径を小
さくできるが、その成膜の初期段階でタングステンリッ
チな膜が形成されてしまい、面内の不均一性の問題は残
ることになる（例えば、第５０回応用物理学会学術講演
会予稿集（８９年 秋季）、第５６０頁、２７ｐ−Ｄ
−３参照）。[Problems to be Solved by the Invention] However, when silane gas is used as the reducing gas, it has the advantage of excellent in-plane uniformity of the wafer, but has disadvantages such as poor step coverage and high fluorine content in the film. There is. On the other hand, when dichlorosilane gas is used as a reducing gas, it has characteristics such as excellent step coverage and resistance to film peeling during oxidation and cracking at step portions, but on the other hand, in-plane uniformity and surface aspirity are poor. . This is because dichlorosilane gas is used to form a film at a high temperature of 500° C. or higher, so the crystal grain size of tungsten silicide has already become large at the time of deposition. The crystal grain size of tungsten silicide can be reduced by forming a film at a relatively low temperature using dichlorosilane gas, but a tungsten-rich film is formed in the initial stage of film formation, resulting in the problem of in-plane non-uniformity. will remain (for example, Proceedings of the 50th Annual Conference of the Japan Society of Applied Physics (Autumn 1989), p. 560, 27p-D
-3)).
【０００５】そこで、本発明は上述の技術的な課題に鑑
み、タングステンシリサイド膜を面内均一性に優れ且つ
良好な表面アスピリティを以て形成する方法の提供を目
的とする。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned technical problems, it is an object of the present invention to provide a method for forming a tungsten silicide film with excellent in-plane uniformity and good surface aspirity.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明のタングステンシリサイド膜の形成方法は、
初めにフッ化タングステンガスとその還元ガスとしての
シランガス若しくはシランガスとジクロロシランガスの
混合ガスを用いて基体上にタングステンシリサイド膜を
薄く形成する。続いて、５００℃〜６００℃程度の比較
的低温でジクロロシランガスとフッ化タングステンガス
を用いて前記タングステンシリサイド膜上にタングステ
ンシリサイド膜を積層する。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above-mentioned object, the method for forming a tungsten silicide film of the present invention is as follows:
First, a thin tungsten silicide film is formed on a substrate using tungsten fluoride gas and silane gas as its reducing gas, or a mixed gas of silane gas and dichlorosilane gas. Subsequently, a tungsten silicide film is laminated on the tungsten silicide film using dichlorosilane gas and tungsten fluoride gas at a relatively low temperature of about 500° C. to 600° C.
【０００７】[0007]
【作用】フッ化タングステンガスとその還元ガスとして
のシランガス若しくはシランガスとジクロロシランガス
の混合ガスを用いてＣＶＤを行うことで、面内均一性に
優れたタングステンシリサイド膜が全面に形成される。
このタングステンシリサイド膜は、薄い膜厚で良いため
膜中のフッ化物の取り込みは問題とならず、次工程でジ
クロロシランガスによるタングステンシリサイド膜が堆
積されるためステップカバレージは問題とならない。面
内均一性に優れた薄いタングステンシリサイド膜を形成
した後、続けて、ジクロロシランガスを還元ガスとして
タングステンシリサイド膜を積層する。この時比較的低
温でプロセスが進められるが、既に形成された薄いタン
グステンシリサイド膜が触媒作用を示しながら成膜がな
されるため、タングステンリッチな膜とならず、該タン
グステンシリサイド膜の良好な面内均一性を反映して面
内均一性の優れた膜が堆積される。また、比較的低温な
プロセスなため、結晶粒径は大きくならず表面アスピリ
ティも良好となる。[Operation] By performing CVD using tungsten fluoride gas and silane gas as its reducing gas, or a mixed gas of silane gas and dichlorosilane gas, a tungsten silicide film with excellent in-plane uniformity is formed over the entire surface. This tungsten silicide film only needs to be thin, so the incorporation of fluoride into the film is not a problem, and step coverage is not a problem because the tungsten silicide film is deposited using dichlorosilane gas in the next step. After forming a thin tungsten silicide film with excellent in-plane uniformity, a tungsten silicide film is successively stacked using dichlorosilane gas as a reducing gas. At this time, the process proceeds at a relatively low temperature, but since the thin tungsten silicide film that has already been formed is deposited while exhibiting a catalytic action, it does not become a tungsten-rich film, and the tungsten silicide film has a good in-plane surface area. Reflecting the uniformity, a film with excellent in-plane uniformity is deposited. Furthermore, since the process is relatively low temperature, the crystal grain size does not increase and the surface aspirity is also good.
【０００８】[0008]
【実施例】本発明の好適な実施例を図面を参照しながら
説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
【０００９】〔第１の実施例〕本実施例は六フッ化タン
グステンガスの還元ガスとして、初めにシランガスが使
用され、続いてジクロロシランガスが使用される例であ
る。[First Embodiment] This embodiment is an example in which silane gas is first used as the reducing gas for tungsten hexafluoride gas, and then dichlorosilane gas is used.
【００１０】本実施例をその工程に従って説明すると、
初めに、図１の（ａ）に示すように、基体１上にタング
ステンシリサイド膜２がシランガス（ＳｉＨ４ ）と六
フッ化タングステンガス（ＷＦ６ ）を用いたＣＶＤ法
により形成される。ＣＶＤは後述するようなマルチチャ
ンバー型のＣＶＤ装置を用いることができる。基体１は
例えばシリコン基板や絶縁膜或いはポリシリコン膜に被
覆された基板である。[0010] This example will be explained according to its steps.
First, as shown in FIG. 1A, a tungsten silicide film 2 is formed on a substrate 1 by a CVD method using silane gas (SiH4) and tungsten hexafluoride gas (WF6). For CVD, a multi-chamber type CVD apparatus as described below can be used. The base 1 is, for example, a silicon substrate or a substrate covered with an insulating film or a polysilicon film.
【００１１】このＣＶＤの条件は、例えば、温度３６０
℃、圧力２４０ｍＴｏｒｒであり、シランガスは１５０
ｓｃｃｍ、六フッ化タングステンガスは２ｓｃｃｍ程度
の流量である。このような条件でタングステンシリサイ
ド膜２を形成した場合には、１００Å程度の薄いタング
ステンシリサイド膜２が基体１上に得られる。[0011] The conditions of this CVD are, for example, a temperature of 360°C.
℃, the pressure was 240 mTorr, and the silane gas was 150 mTorr.
sccm, and the flow rate of tungsten hexafluoride gas is about 2 sccm. When the tungsten silicide film 2 is formed under such conditions, a thin tungsten silicide film 2 of about 100 Å is obtained on the substrate 1.
【００１２】このＣＶＤでは、還元ガスをシランとする
ため、面内均一性に優れたタングステンシリサイド膜２
が全面に形成される。また、そのタングステンシリサイ
ド膜２は、薄い膜厚なため、フッ素濃度も問題とならず
、次工程でジクロロシランガスによるタングステンシリ
サイド膜がさらに堆積されるためステップカバレージも
問題とならない。In this CVD, since silane is used as the reducing gas, a tungsten silicide film 2 with excellent in-plane uniformity is formed.
is formed on the entire surface. Further, since the tungsten silicide film 2 is thin, fluorine concentration is not a problem, and step coverage is not a problem because a tungsten silicide film is further deposited using dichlorosilane gas in the next step.
【００１３】続いて、結晶粒径を小さく抑えるため、比
較的低温でジクロロシランガスと六フッ化タングステン
ガスを反応させて、図１の（ｂ）に示すように、タング
ステンシリサイド膜３を薄い前記タングステンシリサイ
ド膜２上に堆積する。このタングステンシリサイド膜３
の堆積も後述するＣＶＤ装置によって連続的に行うこと
ができる。Next, in order to keep the crystal grain size small, dichlorosilane gas and tungsten hexafluoride gas are reacted at a relatively low temperature to form a thin tungsten silicide film 3 as shown in FIG. 1(b). It is deposited on the silicide film 2. This tungsten silicide film 3
The deposition can also be performed continuously using a CVD apparatus described below.
【００１４】このＣＶＤの条件は、例えば、温度５３０
〜５９０℃、圧力３００ｍＴｏｒｒであり、ジクロロシ
ランガスは１５０ｓｃｃｍ、六フッ化タングステンガス
は２．５ｓｃｃｍ程度の流量である。このような条件で
タングステンシリサイド膜３をタングステンシリサイド
膜２上に７００〜１０００Å程度堆積させる。[0014] The conditions of this CVD are, for example, a temperature of 530°C.
The temperature is ~590°C, the pressure is 300 mTorr, the flow rate of dichlorosilane gas is 150 sccm, and the flow rate of tungsten hexafluoride gas is about 2.5 sccm. Under these conditions, the tungsten silicide film 3 is deposited on the tungsten silicide film 2 to a thickness of about 700 to 1000 Å.
【００１５】ジクロロシランガスを用いたＣＶＤでは、
その初期段階で、下地膜である面内均一性に優れたタン
グステンシリサイド膜２が触媒作用を示す。このためタ
ングステンシリサイド膜２の面内均一性を反映して、積
層させるタングステンシリサイド膜３も面内均一性に優
れたものとなり、特に初期段階でタングステンシリサイ
ド膜２を核としてタングステンシリサイド膜３の結晶粒
が成長することから、タングステンリッチな膜が形成さ
れることはない。また、このジクロロシランガスを用い
たプロセスは、５３０〜５９０℃の比較的低温なプロセ
スである。従って、結晶粒径は比較的に小さいサイズに
抑えられることになり、表面アスピリティは良好となる
。In CVD using dichlorosilane gas,
At the initial stage, the tungsten silicide film 2, which is the base film and has excellent in-plane uniformity, exhibits a catalytic action. Therefore, reflecting the in-plane uniformity of the tungsten silicide film 2, the tungsten silicide film 3 to be laminated also has excellent in-plane uniformity, and especially in the initial stage, the tungsten silicide film 3 crystallizes using the tungsten silicide film 2 as a nucleus. Due to grain growth, a tungsten-rich film is not formed. Further, this process using dichlorosilane gas is a relatively low temperature process of 530 to 590°C. Therefore, the crystal grain size is suppressed to a relatively small size, and the surface aspirity is improved.
【００１６】次に、本実施例に用いて好適なＣＶＤ装置
の一例について図２を参照して説明する。図２に示すＣ
ＶＤ装置１０は、２つの反応室１１，１２を有しており
、それぞれ異なる反応ガスによるＣＶＤを連続して行う
ことができる。Next, an example of a CVD apparatus suitable for use in this embodiment will be explained with reference to FIG. C shown in Figure 2
The VD apparatus 10 has two reaction chambers 11 and 12, and can continuously perform CVD using different reaction gases.
【００１７】２つの反応室１１，１２はトランスファー
室１３を介して接続されており、タングステンシリサイ
ド膜を形成すべき基体はウエハごとトランスファー室１
３からそれぞれ反応室１１，１２に移送される。トラン
スファー室１３はロードロック室１６に連設され、その
ロードロック室１６に対してカセット室１４から基体は
ロードされ、基体はロードロック室１６からカセット室
１５にアンロードされる。The two reaction chambers 11 and 12 are connected through a transfer chamber 13, and the substrate on which the tungsten silicide film is to be formed is transferred to the transfer chamber 1 together with the wafer.
3 to reaction chambers 11 and 12, respectively. The transfer chamber 13 is connected to a load-lock chamber 16, into which a substrate is loaded from the cassette chamber 14 and unloaded from the load-lock chamber 16 into the cassette chamber 15.
【００１８】図３は、本実施例のタングステンシリサイ
ド膜の形成方法をガスの流量から説明するタイムチャー
トである。線ａはシランガスの流量を示し、線ｂはジク
ロロシランガスの流量を示し、線ｃは六フッ化タングス
テンガスの流量を示す。各線ａ，ｂ，ｃにおいて、高レ
ベル時がガスが反応室に導入されるタイミングであり、
低レベル時がガスは反応室に導入されないタイミングで
ある。FIG. 3 is a time chart illustrating the method of forming the tungsten silicide film of this embodiment from the viewpoint of gas flow rate. Line a shows the flow rate of silane gas, line b shows the flow rate of dichlorosilane gas, and line c shows the flow rate of tungsten hexafluoride gas. In each line a, b, c, the high level is the timing when the gas is introduced into the reaction chamber,
Gas is not introduced into the reaction chamber when the level is low.
【００１９】この図３中、時刻ｔ１ 〜ｔ２ が第１段
階のＣＶＤであり、シランガスと六フッ化タングステン
ガスが使用される。この時、図２の装置で例えば反応室
１１がＣＶＤに用いられ、面内均一性の優れた薄膜のタ
ングステンシリサイド膜が形成される。In FIG. 3, time t1 to t2 is the first stage of CVD, in which silane gas and tungsten hexafluoride gas are used. At this time, in the apparatus shown in FIG. 2, for example, the reaction chamber 11 is used for CVD, and a thin tungsten silicide film with excellent in-plane uniformity is formed.
【００２０】次に、時刻ｔ２ で、その第１段階のＣＶ
Ｄが終了し、反応室１１からトランスファー室１３に大
気開放されることなく、基体が移送される。そして、時
刻ｔ３ でその基体は他の反応室１２にトランスファー
室１３から移送される。Next, at time t2, the first stage CV
After completion of step D, the substrate is transferred from the reaction chamber 11 to the transfer chamber 13 without being exposed to the atmosphere. Then, at time t3, the substrate is transferred from the transfer chamber 13 to another reaction chamber 12.
【００２１】時刻ｔ３ 〜時刻ｔ４ では、第２段階の
ＣＶＤが行われる。このＣＶＤでは、ジクロロシランガ
スと六フッ化タングステンガスが使用され、反応室１１
で形成されたタングステンシリサイド膜を下地としなが
ら膜が堆積される。面内均一性の優れた膜を下地とする
ため、反応室１２で堆積する膜にも良好な面内均一性が
得られる。また、比較的低温なプロセスであるため、表
面アスピリティも良好とされる。[0021] From time t3 to time t4, second stage CVD is performed. In this CVD, dichlorosilane gas and tungsten hexafluoride gas are used, and the reaction chamber 11
A film is deposited using a tungsten silicide film formed as a base. Since a film with excellent in-plane uniformity is used as the base, the film deposited in the reaction chamber 12 also has good in-plane uniformity. Furthermore, since it is a relatively low-temperature process, surface aspirity is said to be good.
【００２２】〔第２の実施例〕本実施例は、初めに薄い
膜厚で形成するタングステンシリサイド膜をジクロロシ
ランガスとシランガスの混合ガスとする例である。[Second Embodiment] This embodiment is an example in which a mixed gas of dichlorosilane gas and silane gas is used for the tungsten silicide film that is initially formed to a small thickness.
【００２３】本実施例をその工程に従って説明すると、
初めに、図１の（ａ）に示すように、基体１上にタング
ステンシリサイド膜２がジクロロシランガス（ＳｉＨ２
Ｃｌ２ ）にシランガス（ＳｉＨ４ ）を添加した混
合ガスと、六フッ化タングステンガス（ＷＦ６ ）とを
用いたＣＶＤ法により形成される。ＣＶＤは前述のマル
チチャンバー型のＣＶＤ装置を用いることができ、基体
１は第１の実施例と同様に、例えばシリコン基板や絶縁
膜或いはポリシリコン膜に被覆された基板である。[0023] This example will be explained according to its steps.
First, as shown in FIG.
It is formed by a CVD method using a mixed gas of silane gas (SiH4) added to Cl2) and tungsten hexafluoride gas (WF6). The aforementioned multi-chamber type CVD apparatus can be used for CVD, and the base 1 is, for example, a silicon substrate, a substrate covered with an insulating film, or a polysilicon film, as in the first embodiment.
【００２４】このＣＶＤの条件は、例えば温度５３０〜
５７０℃、圧力３００ｍＴｏｒｒであり、ジクロロシラ
ンガスは６７０ｓｃｃｍ、シランガスは２０〜５０ｓｃ
ｃｍ、六フッ化タングステンガスは１８ｓｃｃｍ程度の
流量である。このＣＶＤでは、ジクロロシランガスと反
応しなかった六フッ化タングステンガスは基体１（シリ
コン基板の場合）と直接反応することなく、添加された
シランガスと反応する。この反応は、
ＷＦ６ ＋２ＳｉＨ４ →ＷＳｉｘ＋６ＨＦ＋Ｈ２ で
表され、この反応の結果、Ｓｉリッチなタングステンシ
リサイドの核が形成される。[0024] The conditions for this CVD are, for example, a temperature of 530~
570°C, pressure 300mTorr, dichlorosilane gas 670sccm, silane gas 20-50scm
cm, and the flow rate of tungsten hexafluoride gas is about 18 sccm. In this CVD, the tungsten hexafluoride gas that has not reacted with the dichlorosilane gas does not directly react with the substrate 1 (in the case of a silicon substrate) but reacts with the added silane gas. This reaction is expressed as WF6 +2SiH4 →WSix+6HF+H2, and as a result of this reaction, a Si-rich tungsten silicide nucleus is formed.
【００２５】このＣＶＤでは、シランガスが添加される
ため、形成されるタングステンシリサイド膜２は面内均
一性が良好である。また、膜厚も薄いため、フッ素濃度
も問題とならず、ステップカバレージも次の工程で他の
タングステンシリサイド膜が積層されるため問題となら
ない。In this CVD, since silane gas is added, the formed tungsten silicide film 2 has good in-plane uniformity. Further, since the film thickness is thin, fluorine concentration is not a problem, and step coverage is not a problem because another tungsten silicide film is laminated in the next step.
【００２６】続いて、第１の実施例と同様に、結晶粒径
を小さく抑えるため、比較的低温でジクロロシランガス
と六フッ化タングステンガスを反応させて、タングステ
ンシリサイド膜３を薄い前記タングステンシリサイド膜
２上に堆積する。このタングステンシリサイド膜３の堆
積も第１の実施例と同様に前述の如きＣＶＤ装置によっ
て連続的に行うことができる。Next, in the same manner as in the first embodiment, in order to keep the crystal grain size small, dichlorosilane gas and tungsten hexafluoride gas are reacted at a relatively low temperature to form the tungsten silicide film 3 into a thin tungsten silicide film. Deposit on 2. The deposition of this tungsten silicide film 3 can also be carried out continuously using the above-mentioned CVD apparatus as in the first embodiment.
【００２７】このＣＶＤの条件は、例えば、温度５３０
〜５９０℃、圧力３００ｍＴｏｒｒであり、ジクロロシ
ランガスは６７０ｓｃｃｍ、六フッ化タングステンガス
は１８ｓｃｃｍ程度の流量である。[0027] The conditions for this CVD are, for example, a temperature of 530°C.
The temperature is ~590° C., the pressure is 300 mTorr, the flow rate of dichlorosilane gas is about 670 sccm, and the flow rate of tungsten hexafluoride gas is about 18 sccm.
【００２８】このジクロロシランガスを用いたＣＶＤで
は、既に、シリコンリッチな膜が形成されているため、
六フッ化タングステンは直接的に基体１と反応すること
がなく、タングステンシリサイド膜２の面内均一性を反
映して、面内均一性の良好なタングステンシリサイド膜
３が積層される。また、このジクロロシランガスの反応
は、
ＷＦ６ ＋７／２ＳｉＨ２ Ｃｌ２ →Ｗ
Ｓｉｘ＋３／２ＳｉＦ４ ＋７ＨＣｌで表され、タング
ステンリッチとならずにフッ素濃度の低い膜が成長する
。さらに、このジクロロシランガスを用いたプロセスは
、５３０〜５９０℃の比較的低温なプロセスである。従
って、結晶粒径は比較的に小さいサイズに抑えられるこ
とになり、表面アスピリティは良好となる。[0028] With this CVD using dichlorosilane gas, a silicon-rich film has already been formed, so
Tungsten hexafluoride does not directly react with the substrate 1, and reflecting the in-plane uniformity of the tungsten silicide film 2, a tungsten silicide film 3 with good in-plane uniformity is laminated. Also, the reaction of this dichlorosilane gas is WF6 +7/2SiH2 Cl2 →W
It is expressed as Six+3/2SiF4+7HCl, and a film with a low fluorine concentration is grown without being rich in tungsten. Furthermore, this process using dichlorosilane gas is a relatively low temperature process of 530 to 590°C. Therefore, the crystal grain size is suppressed to a relatively small size, and the surface aspirity is improved.
【００２９】図４は、第２の実施例のタングステンシリ
サイド膜の形成方法をガスの流量から説明するタイムチ
ャートである。線ｄはシランガスの流量を示し、線ｅは
ジクロロシランガスの流量を示し、線ｆは六フッ化タン
グステンガスの流量を示す。各線ｄ，ｅ，ｆにおいて、
高レベル時がガスが反応室に導入されるタイミングであ
り、低レベル時がガスは反応室に導入されないタイミン
グである。FIG. 4 is a time chart illustrating the method of forming a tungsten silicide film according to the second embodiment from the viewpoint of gas flow rate. Line d shows the flow rate of silane gas, line e shows the flow rate of dichlorosilane gas, and line f shows the flow rate of tungsten hexafluoride gas. In each line d, e, f,
When the level is high, the gas is introduced into the reaction chamber, and when the level is low, the gas is not introduced into the reaction chamber.
【００３０】図４中、時刻ｔ１０でまずジクロロシラン
ガスが導入され、続いてシランガス及び六フッ化タング
ステンガスが時刻ｔ１１で導入される。時刻ｔ１１〜時
刻ｔ１２の期間で、シランガスの添加によって面内均一
性の良好なタングステンシリサイド薄膜２が形成される
。In FIG. 4, dichlorosilane gas is first introduced at time t10, and then silane gas and tungsten hexafluoride gas are introduced at time t11. During the period from time t11 to time t12, a tungsten silicide thin film 2 with good in-plane uniformity is formed by adding silane gas.
【００３１】時刻ｔ１２では、シランガスの導入が停止
する。以後はジクロロシランガスと六フッ化タングステ
ンガスの反応によって膜が堆積する。この段階のＣＶＤ
では、既に形成した面内均一性の高い膜を結晶成長に利
用するため、形成されるタングステンシリサイド膜３は
表面アスピリティの良好な面内均一性の高いものとなる
。
時刻ｔ１３でガスの供給を停止し、膜の堆積が終了する
。At time t12, the introduction of silane gas is stopped. Thereafter, a film is deposited by a reaction between dichlorosilane gas and tungsten hexafluoride gas. CVD at this stage
Since the already formed film with high in-plane uniformity is used for crystal growth, the formed tungsten silicide film 3 has good surface aspirity and high in-plane uniformity. At time t13, the gas supply is stopped and the film deposition is completed.
【００３２】図５は、シランガスの添加ない場合に形成
される膜と、シランガスの添加が有る場合に形成される
膜のシリコンの組成を比較した図である。図中、縦軸は
シリコンの組成比であり、横軸は膜厚である。期間Ｔ０
の初期段階すなわち膜の底部側では、図中実線で示す
シランガスを添加した場合の方がシリコンの組成比が高
くなり、メタル（タングステン）リッチな膜とはならな
いことが示される。これに対し、図中破線で示すシラン
ガスの添加がない場合では、膜厚の薄い部分で、シリコ
ンの組成比が極めて低くなり、面内均一性が悪化してい
ることが判る。従って、シランガスを添加することで、
膜の全体に亘ってシリコンリッチな膜が均一に得られる
ことになる。FIG. 5 is a diagram comparing the silicon composition of a film formed without the addition of silane gas and a film formed with the addition of silane gas. In the figure, the vertical axis is the silicon composition ratio, and the horizontal axis is the film thickness. Period T0
At the initial stage, that is, on the bottom side of the film, when silane gas is added, as shown by the solid line in the figure, the silicon composition ratio becomes higher, indicating that the film is not rich in metal (tungsten). On the other hand, in the case where silane gas is not added as shown by the broken line in the figure, it can be seen that the silicon composition ratio is extremely low in the thin film thickness portion, and the in-plane uniformity is deteriorated. Therefore, by adding silane gas,
A silicon-rich film can be uniformly obtained over the entire film.
【００３３】[0033]
【発明の効果】本発明のタングステンシリサイド膜の形
成方法では、ジクロロシランガスによるタングステンシ
リサイド膜の形成前に、シランガス若しくはシランガス
とジクロロシランガスの混合ガスを用いてＣＶＤを行う
ため、面内均一性に優れた薄膜が形成されることになる
。このタングステンシリサイド膜は、薄く形成されるた
め、膜中のフッ素濃度は問題とならず、次の工程でジク
ロロシランガス還元による膜が形成されるため、ステッ
プカバレージも問題とならない。この薄いタングステン
シリサイド膜を形成した後、ジクロロシランガス還元に
よる膜を形成するが、下地の面内均一性に優れた膜を反
映して、堆積される膜の面内均一性も改善され、表面ア
スピリティも良好となる。Effects of the Invention In the method for forming a tungsten silicide film of the present invention, CVD is performed using silane gas or a mixed gas of silane gas and dichlorosilane gas before forming the tungsten silicide film using dichlorosilane gas, resulting in excellent in-plane uniformity. A thin film is formed. Since this tungsten silicide film is formed thinly, the fluorine concentration in the film is not a problem, and since the film is formed by dichlorosilane gas reduction in the next step, step coverage is also not a problem. After forming this thin tungsten silicide film, a film is formed by dichlorosilane gas reduction, but reflecting the excellent in-plane uniformity of the underlying film, the in-plane uniformity of the deposited film is also improved, and the surface aspirity is reduced. will also be good.
【図１】本発明のタングステンシリサイド膜の形成方法
の一例の工程断面図であり、（ａ）はシランガス系によ
るＣＶＤ工程までの基体断面、（ｂ）はジクロロシラン
ガス系によるＣＶＤ工程までの基体断面をそれぞれ示す
。FIG. 1 is a process cross-sectional view of an example of the method for forming a tungsten silicide film of the present invention, in which (a) is a cross section of a substrate up to a CVD process using a silane gas system, and (b) is a cross section of a base up to a CVD process using a dichlorosilane gas system. are shown respectively.
【図２】本発明のタングステンシリサイド膜の形成方法
に用いられるマルチチャンバー型のＣＶＤ装置の一例の
模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of an example of a multi-chamber type CVD apparatus used in the method of forming a tungsten silicide film of the present invention.
【図３】本発明のタングステンシリサイド膜の形成方法
の第１の実施例における各ガスの流量を示すタイムチャ
ートである。FIG. 3 is a time chart showing the flow rate of each gas in the first embodiment of the method for forming a tungsten silicide film of the present invention.
【図４】本発明のタングステンシリサイド膜の形成方法
の第２の実施例における各ガスの流量を示すタイムチャ
ートである。FIG. 4 is a time chart showing the flow rate of each gas in a second embodiment of the method for forming a tungsten silicide film of the present invention.
【図５】本発明のタングステンシリサイド膜の形成方法
の第２の実施例における膜厚と膜の組成の関係を示す特
性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between film thickness and film composition in a second embodiment of the method for forming a tungsten silicide film of the present invention.
【符号の説明】 １…基体 ２…タングステンシリサイド膜 ３…タングステンシリサイド膜[Explanation of symbols] 1...Base 2...Tungsten silicide film 3...Tungsten silicide film
Claims (2)
を用いて基体上にタングステンシリサイド膜を薄く形成
し、続いて、比較的低温でジクロロシランガスとフッ化
タングステンガスを用いて前記タングステンシリサイド
膜上にタングステンシリサイド膜を積層することを特徴
とするタングステンシリサイド膜の形成方法。1. A thin tungsten silicide film is formed on a substrate using silane gas and tungsten fluoride gas, and then tungsten silicide is formed on the tungsten silicide film using dichlorosilane gas and tungsten fluoride gas at a relatively low temperature. A method for forming a tungsten silicide film, characterized by stacking films.
フッ化タングステンガスを用いて基体上にタングステン
シリサイド膜を薄く形成し、続いて、比較的低温でジク
ロロシランガスとフッ化タングステンガスを用いて前記
タングステンシリサイド膜上にタングステンシリサイド
膜を積層することを特徴とするタングステンシリサイド
膜の形成方法。2. A thin tungsten silicide film is formed on the substrate using silane gas, dichlorosilane gas and tungsten fluoride gas, and then dichlorosilane gas and tungsten fluoride gas are used at a relatively low temperature to form a thin tungsten silicide film on the tungsten silicide film. 1. A method for forming a tungsten silicide film, which comprises stacking a tungsten silicide film on a tungsten silicide film.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8338991A JPH04294532A (en) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | Method for forming tungsten silicide film |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP8338991A JPH04294532A (en) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | Method for forming tungsten silicide film |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04294532A true JPH04294532A (en) | 1992-10-19 |
Family
ID=13801072
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|---|---|---|---|
| JP8338991A Withdrawn JPH04294532A (en) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | Method for forming tungsten silicide film |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04294532A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08236464A (en) * | 1994-09-27 | 1996-09-13 | Applied Materials Inc | Utilization of si h 4 soak and purge in accumulation process |
| JPH09167743A (en) * | 1995-10-31 | 1997-06-24 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | Method of forming low stress polycide conductor on semiconductor chip |
| JPH1070124A (en) * | 1996-06-24 | 1998-03-10 | Hyundai Electron Ind Co Ltd | Method for forming conductive wiring of semiconductor device |
| EP0926711A2 (en) * | 1997-12-19 | 1999-06-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Gate electrode fabrication method |
| JP2005277318A (en) * | 2004-03-26 | 2005-10-06 | Semiconductor Leading Edge Technologies Inc | Semiconductor device having high dielectric thin film and manufacturing method for the semiconductor device |
-
1991
- 1991-03-22 JP JP8338991A patent/JPH04294532A/en not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08236464A (en) * | 1994-09-27 | 1996-09-13 | Applied Materials Inc | Utilization of si h 4 soak and purge in accumulation process |
| US5780360A (en) * | 1994-09-27 | 1998-07-14 | Applied Materials, Inc. | Purge in silicide deposition processes dichlorosilane |
| US5817576A (en) * | 1994-09-27 | 1998-10-06 | Applied Materials, Inc. | Utilization of SiH4 soak and purge in deposition processes |
| JPH09167743A (en) * | 1995-10-31 | 1997-06-24 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | Method of forming low stress polycide conductor on semiconductor chip |
| JPH1070124A (en) * | 1996-06-24 | 1998-03-10 | Hyundai Electron Ind Co Ltd | Method for forming conductive wiring of semiconductor device |
| EP0926711A2 (en) * | 1997-12-19 | 1999-06-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Gate electrode fabrication method |
| JPH11243189A (en) * | 1997-12-19 | 1999-09-07 | Siemens Ag | Method of forming gate level interconnection in integrated circuit, gate level interconnection integrated circuit, and method for controlling fluorine concentration whole level in gate level interconnection |
| JP2005277318A (en) * | 2004-03-26 | 2005-10-06 | Semiconductor Leading Edge Technologies Inc | Semiconductor device having high dielectric thin film and manufacturing method for the semiconductor device |
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