JPH0613332A - Plasma cvd method and manufacture of semiconductor device - Google Patents
Plasma cvd method and manufacture of semiconductor deviceInfo
- Publication number
- JPH0613332A JPH0613332A JP4262784A JP26278492A JPH0613332A JP H0613332 A JPH0613332 A JP H0613332A JP 4262784 A JP4262784 A JP 4262784A JP 26278492 A JP26278492 A JP 26278492A JP H0613332 A JPH0613332 A JP H0613332A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- plasma
- gas
- silicon
- titanium silicide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】気相中の化学反応により基板上に
金属などの薄膜を形成するプラズマＣＶＤ法および半導
体装置の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma CVD method for forming a thin film of metal or the like on a substrate by a chemical reaction in a gas phase and a method for manufacturing a semiconductor device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年の微細加工技術の進展による半導体
装置の高密度化はめざましく、今やサブミクロンの構造
を持つ半導体装置が市場に出回っている。一方、研究・
開発においては、ハーフミクロンやクォーターミクロン
の構造を持つ半導体装置の実用化がターゲットになって
きている。このような、寸法の縮小化（スケーリングダ
ウン）は、半導体装置の動作を高速化するとともに、高
密度化により信頼性を大いに高めている。2. Description of the Related Art The density of semiconductor devices has been remarkably increased due to the recent progress of fine processing technology, and semiconductor devices having a submicron structure are now on the market. On the other hand, research
In development, the practical application of semiconductor devices having a half-micron or quarter-micron structure is becoming a target. Such size reduction (scaling down) not only speeds up the operation of the semiconductor device, but also greatly increases the reliability by increasing the density.
【０００３】ところで、、ＭＯＳトランジスタなどで
は、この縮小化によりトランジスタのチャネル長を短く
していくと、短チャネル効果が生じてきてトランジスタ
動作が阻害されてしまうので、この短チャネル効果を防
止するためトランジスタのソース・ドレインの接合の深
さを浅くする（浅接合化）努力が行なわれている。一
方、縮小化によってトランジスタや配線の２次元的寸法
を縮小させても、配線の電気抵抗や配線間の電気容量は
小さく保つ必要があるので、配線や層間絶縁膜の厚さを
縮小化に合わせて縮小することはできない。そのため、
ソース・ドレインと配線間を接続する絶縁膜に開けられ
たコンタクトホールの縦横比（アスペクト比）が大きく
なり、コンタクトホールの底にあるソース・ドレインの
高濃度シリコン表面とコンタクトホールに埋め込む金属
との間で、低いコンタクト抵抗を得ることが難しくなっ
てきている。By the way, in a MOS transistor or the like, if the channel length of the transistor is shortened by this reduction in size, a short channel effect occurs and the transistor operation is hindered. Therefore, in order to prevent this short channel effect. Efforts are being made to reduce the depth of the source / drain junction of a transistor (shallow junction). On the other hand, even if the two-dimensional size of the transistor or wiring is reduced by downsizing, it is necessary to keep the electrical resistance of the wiring and the capacitance between the wirings small. Can not be reduced. for that reason,
The aspect ratio of the contact hole opened in the insulating film that connects the source / drain to the wiring becomes large, and the high-concentration silicon surface of the source / drain at the bottom of the contact hole and the metal embedded in the contact hole Meanwhile, it has become difficult to obtain a low contact resistance.
【０００４】さらに、これまでそれらパタンの寸法が大
きかったときには、ディバイスの設計上、高濃度シリコ
ンの電気抵抗は問題にならなかったが、それらの浅接合
化や縮小化によってこれらの問題が目立つようになって
きた。この新たな問題を解決するために、ソース・ドレ
イン層やゲート電極などの高濃度シリコン上に、高融点
金属のシリサイド膜を形成して抵抗を低くする研究が近
年盛んに行なわれている。従来、このシリサイド膜の形
成は、シリコン層の上にスパッタリングなどにより金属
膜を堆積し、これを加熱することで堆積した金属とシリ
コンとを反応させて金属をシリサイド化し、絶縁膜上に
堆積されているシリサイド化していない未反応の金属膜
をウォッシングして取り除き、シリコン層のみに選択的
にシリサイド膜を形成していた。Furthermore, when the dimensions of these patterns were large, the electrical resistance of high-concentration silicon did not pose a problem in the design of the device, but these problems become noticeable due to the shallow junction and reduction in size. Has become. In order to solve this new problem, research has recently been actively conducted to reduce the resistance by forming a refractory metal silicide film on high-concentration silicon such as source / drain layers and gate electrodes. Conventionally, this silicide film is formed by depositing a metal film on the silicon layer by sputtering or the like, and heating the metal film to react the deposited metal with silicon to silicidize the metal and deposit it on the insulating film. The unreacted unreacted metal film is removed by washing, and the silicide film is selectively formed only on the silicon layer.
【０００５】しかしながら、このスパッタリングによる
金属膜の形成では、高アスペクト比のコンタクトホール
の底に必要な厚さの金属膜を形成することが困難であっ
た。また一方、上述のように、金属を堆積させてから熱
により下層のシリコンと反応させ金属をシリサイド化す
る方法では、シリコン面と絶縁膜面の境界でシリサイド
化が進みすぎ、反応生成するシリサイドが絶縁膜上へ這
い上がったり、シリコン層中にスパイク状に進入したり
すると言う問題があった。However, in forming a metal film by this sputtering, it is difficult to form a metal film having a required thickness on the bottom of a contact hole having a high aspect ratio. On the other hand, as described above, in the method in which the metal is deposited and then reacted with the silicon in the lower layer by heat to silicidize the metal, the silicidation proceeds too much at the boundary between the silicon surface and the insulating film surface, and the silicide generated by reaction is There was a problem that it climbed up onto the insulating film or entered into the silicon layer in a spike shape.
【０００６】このような問題を解決するため、シリサイ
ド膜をＣＶＤ法により形成する試みが成されてきてい
る。ＣＶＤ法による成膜は、原料ガスを被成膜固体上に
送り、被成膜固体表面でのそのガスの反応、および気相
中で反応した分子の被成膜固体表面への拡散によって被
成膜固体表面に膜を堆積するので、アスペクト比の高い
コンタクトホールの底面に必要な厚さの膜を堆積するこ
とが可能である。１例として、４塩化チタンガスを用い
たチタンシリサイド膜を形成するＣＶＤがある。このＣ
ＶＤによるチタンシリサイドの成膜では、シリコン表面
のみに選択的にチタンシリサイド膜を成長させることが
できる。この成膜では、シリコン層でない絶縁膜上にシ
リサイド膜が這い上がったり、シリコン層中へシリサイ
ド膜が深く進入したりする事がないと言う特徴がある。In order to solve such a problem, attempts have been made to form a silicide film by the CVD method. The film formation by the CVD method is performed by sending a source gas onto the film-forming solid, reacting the gas on the film-forming solid surface, and diffusing molecules reacted in the gas phase to the film-forming solid surface. Since the film is deposited on the solid surface of the film, it is possible to deposit a film having a required thickness on the bottom surface of the contact hole having a high aspect ratio. As an example, there is CVD for forming a titanium silicide film using titanium tetrachloride gas. This C
In the film formation of titanium silicide by VD, the titanium silicide film can be selectively grown only on the silicon surface. This film formation is characterized in that the silicide film does not creep up on the insulating film which is not the silicon layer, and the silicide film does not deeply penetrate into the silicon layer.
【０００７】しかしながら、このＣＶＤ法にも以下に示
すいくつかの欠点がある。１つは、成長させた膜の結晶
粒径が大きく、膜の表面モホロジーが悪いと言う欠点で
ある。また２つめとしては、成膜原料となるソースガス
の供給から、膜の成長までの時間（潜伏期間：インキュ
ベーションタイム）にばらつきが生じると言うことであ
る。このばらつきは、薄い膜の堆積では部分的な膜成長
の有無と言う現象になり、厚い膜の堆積では厚さのばら
つきになる。これらの問題は、ＣＶＤ法を浅接合のソー
ス・ドレイン層上や電極の上に形成する場合には致命的
になることがある。However, this CVD method also has some drawbacks as described below. One is that the grown film has a large crystal grain size and the surface morphology of the film is poor. Secondly, there is a variation in the time from the supply of the source gas, which is the film-forming raw material, to the growth of the film (latency period: incubation time). This variation becomes a phenomenon of partial film growth in the deposition of a thin film, and becomes a variation in the thickness in the deposition of a thick film. These problems may be fatal when the CVD method is formed on the source / drain layer of shallow junction or on the electrode.
【０００８】ここで、プラズマＣＶＤ法と装置の従来技
術について説明する。プラズマＣＶＤ法は、ソースガス
の熱分解温度よりも低い温度で膜を堆積させることがで
きるなどの特徴を持っており、従来より半導体装置の製
造に利用されている。ここでは、プラズマエンハンスト
メントＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）やプラズマアシステッドＣ
ＶＤ（ＰＡＣＶＤ）なども含めて、プラズマでソースガ
スの熱分解を促進させることによって膜堆積を行うＣＶ
Ｄを、プラズマＣＶＤと言うことにする。Here, the conventional technology of the plasma CVD method and the apparatus will be described. The plasma CVD method has a feature that a film can be deposited at a temperature lower than a thermal decomposition temperature of a source gas, and has been conventionally used for manufacturing a semiconductor device. Here, plasma enhancement CVD (PECVD) and plasma assisted C
CV including film deposition by promoting thermal decomposition of source gas with plasma, including VD (PACVD)
D will be referred to as plasma CVD.
【０００９】従来、プラズマＣＶＤ法は、主に絶縁膜の
堆積に利用されており、半導体膜や金属膜の堆積にはほ
とんど利用されていない。その主な理由は、半導体膜や
金属膜をプラズマＣＶＤ法で形成すると、反応容器の壁
やプラズマ生成用電極間に堆積した膜が、その電極間を
電気的に短絡させてしまい、プラズマを起こすための放
電ができなくなってしまうためである。そのため、半導
体膜や金属膜をプラズマＣＶＤで形成するには、電極間
が短絡しないように特別に工夫した装置が必要である。Conventionally, the plasma CVD method is mainly used for depositing an insulating film, and is hardly used for depositing a semiconductor film or a metal film. The main reason for this is that when a semiconductor film or a metal film is formed by the plasma CVD method, the film deposited between the walls of the reaction container or between the electrodes for plasma generation electrically short-circuits the electrodes to generate plasma. This is because it becomes impossible to discharge. Therefore, in order to form a semiconductor film or a metal film by plasma CVD, an apparatus specially devised so as not to short-circuit between electrodes is required.
【００１０】そのように工夫した装置の例は数少ない
が、従来のこのような装置の１例を以下に紹介する。図
５は、絶縁膜および半導体膜，導体膜を堆積するために
開発されたホットウォール型のＰＥＣＶＤ装置である。
この装置は、文献１（ジャーナル オブ バキュウム
サイエンス アンドテクノロジィ、Ｂ２巻、第４号、７
３３頁、１９８４年）に記載されている。Although there are few examples of such devices devised in this way, one example of such a conventional device will be introduced below. FIG. 5 shows a hot wall type PECVD apparatus developed for depositing an insulating film, a semiconductor film, and a conductor film.
This device is described in Reference 1 (Journal of Vacuum
Science and Technology, Volume B2, Issue 4, 7
33, 1984).
【００１１】図５（ａ）は、この装置を側面からみた構
成図、図５（ｂ）は図５（ａ）の構成図の断面を示す断
面図である。この装置は、石英管８１の内部に交互に設
けた電極８２および電極８３を、高周波電源８４に接続
し、この高周波電源８４により高周波電圧を電極８２，
８３の間に印加してその電極８２，８３の間にプラズマ
を発生させ、電極８２と電極８３の表面に装着したウエ
ハ８５の表面に膜を堆積するようになっている。石英管
８１の内部は、真空排気系８６によって減圧され、石英
管８１の他端からソースガス８７が供給される。石英管
８１内部の電極８２，８３とウエハ８５は、図示されて
いないボートに支持されており、そのボートは、導体膜
などの堆積により電極８２と電極８３の間が短絡されな
いような特別な構造となっている。但し、この正確な構
造は良くは知られていない。FIG. 5 (a) is a side view of the apparatus, and FIG. 5 (b) is a sectional view showing a section of the structure of FIG. 5 (a). In this device, electrodes 82 and electrodes 83, which are alternately provided inside a quartz tube 81, are connected to a high frequency power source 84, and a high frequency voltage is generated by the high frequency power source 84.
A voltage is applied between the electrodes 83 and 83 to generate plasma between the electrodes 82 and 83, and a film is deposited on the surface of the wafer 85 mounted on the surfaces of the electrodes 82 and 83. The inside of the quartz tube 81 is decompressed by the vacuum exhaust system 86, and the source gas 87 is supplied from the other end of the quartz tube 81. The electrodes 82, 83 and the wafer 85 inside the quartz tube 81 are supported by a boat (not shown), and the boat has a special structure so that the electrodes 82 and 83 are not short-circuited due to the deposition of a conductive film or the like. Has become. However, this exact structure is not well known.
【００１２】次に、このプラズマＣＶＤ装置で半導体膜
や導体膜を堆積する従来の方法について説明するが、そ
の例は数少ない。文献１に記載された、ＰＥＶＣＤ装置
を用いて、非晶質シリコン膜，多結晶膜およびチタンシ
リサイド（ＴｉＳｉx ）膜を堆積した例が報告されてい
る。文献１に記載されている、このチタンシリサイド膜
の堆積について簡単に紹介する。Next, a conventional method of depositing a semiconductor film or a conductor film with this plasma CVD apparatus will be described, but there are few examples. It described in the literature 1, using PEVCD device, an amorphous silicon film, an example in which a polycrystalline film and a titanium silicide (TiSi x) film have been reported. The deposition of the titanium silicide film described in Reference 1 will be briefly introduced.
【００１３】石英管８１内の電極８２，８３に装填した
ウエハ８５を３００〜５００℃に加熱し、ソースガスと
して４塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）ガスとモノシラン（Ｓ
ｉＨ4 ）ガス、希釈ガスとしてアルゴン（Ａｒ）ガスを
用いて、４塩化チタンガスを２５〜１００ｃｃ／ｍｉｎ
（以後、ガスの流量におけるガスの体積は、０℃，１気
圧における体積とする）、モノシランガスを２５０ｃｃ
／ｍｉｎ、アルゴンガスを８００〜４０００ｃｃ／ｍｉ
ｎ供給して石英管８１内の圧力を１００〜２６６Ｐａと
して、５０ｋＨｚ，１００Ｗの高周波を印加して非結晶
のチタンシリサイド膜を６０〜８０Å／ｍｉｎの速度で
成長させている。これにより形成されたチタンシリサイ
ド膜は、非選択的（ブランケット）にほぼ均一に成長し
ている。The wafer 85 loaded on the electrodes 82 and 83 in the quartz tube 81 is heated to 300 to 500 ° C., and titanium tetrachloride (TiCl 4 ) gas and monosilane (S) are used as source gases.
iH 4 ) gas, argon (Ar) gas as a diluent gas, and titanium tetrachloride gas at 25 to 100 cc / min
(Hereinafter, the volume of gas at the flow rate of gas shall be the volume at 0 ° C. and 1 atm), and 250 cc of monosilane gas.
/ Min, argon gas 800 to 4000 cc / mi
n, the pressure inside the quartz tube 81 is 100 to 266 Pa, and a high frequency of 50 kHz and 100 W is applied to grow an amorphous titanium silicide film at a rate of 60 to 80 Å / min. The titanium silicide film thus formed grows non-selectively (blanket) almost uniformly.
【００１４】[0014]
【発明が解決しようとする課題】従来の文献１に記載さ
れているような装置は以上のように構成されているので
ウエハの表面がプラズマを生成する高周波電極の一部に
なり、ウエハの表面が強いプラズマにさらされることに
なるために、膜の堆積がブランケット（非選択的）にな
り、選択成長ができないという問題があった。また、半
導体装置を製造する過程で高融点金属からなる珪化物の
膜を形成するときに、ウエハの表面がプラズマによるダ
メージを多く受けると言う問題があった。Since the apparatus as described in the conventional document 1 is configured as described above, the surface of the wafer becomes a part of the high frequency electrode for generating plasma, and the surface of the wafer is However, the deposition of the film becomes blanket (non-selective) and selective growth cannot be performed. Further, there is a problem that the surface of the wafer is largely damaged by plasma when the silicide film made of the refractory metal is formed in the process of manufacturing the semiconductor device.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段】この発明のプラズマＣＶ
Ｄ法は、以上の問題点を解決するために、シリコン面を
含む基板を加熱し、高融点金属と塩素との化合物からな
る原料ガスを含むガスの低密度プラズマを発生させ、シ
リコン面のみに選択的に前記高融点金属の珪化物を形成
することを特徴とする。Means for Solving the Problems Plasma CV of the present invention
In order to solve the above problems, the method D heats a substrate including a silicon surface to generate a low density plasma of a gas containing a source gas composed of a compound of a refractory metal and chlorine, so that only the silicon surface is exposed. It is characterized in that the silicide of the refractory metal is selectively formed.
【００１６】一方、この発明の半導体装置の製造方法
は、シリコン面と絶縁膜とを有する基板を製造する工程
と、この発明のプラズマＣＶＤ法によりその基板のシリ
コン面のみに選択的に高融点金属の珪化物からなる膜を
成長させる工程とを用いる。On the other hand, the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention comprises a step of manufacturing a substrate having a silicon surface and an insulating film, and a plasma CVD method of the present invention to selectively form a refractory metal only on the silicon surface of the substrate. And a step of growing a film of silicide.
【００１７】[0017]
【作用】高融点金属の化合物からなる原料ガスを含むガ
スの低密度プラズマと加熱された基板の熱は、高融点金
属をブランケットに成長させることなく、その基板のシ
リコン面のみに選択的に高融点金属の珪化物を成長させ
る。The low density plasma of the gas containing the source gas composed of the compound of the high melting point metal and the heat of the heated substrate selectively increase the temperature of the silicon surface of the substrate without growing the high melting point metal into a blanket. Growing a melting point metal silicide.
【００１８】[0018]
【実施例】以下、この発明の１実施例を図を参照して説
明する。 （実施例１）図１は、この発明の１実施例であるプラズ
マＣＶＤ装置の構成図である。１はプラズマ発生室であ
り、ＰＢＮや石英ガラスで作られた径が約１０ｃｍの放
電管２、放電管２の外側にまかれた高周波コイル３、放
電管２の上部に設けられた不活性ガスや還元ガスのガス
供給口４、および、放電管２の下部に設けられた厚さ１
ｍｍで径が２ｍｍの大きさの孔（アパーチャ）を約５０
個開けたＰＢＮや石英ガラスからなる径が約１０ｃｍの
アパーチャ板５から構成されている。また、６は反応
室、７はウエハ、８は反応室６内に配置されウエハ７を
加熱するヒータ、９は反応室６内にソースガスや還元ガ
スを供給するソースガス供給口、１０は反応室内のガス
が排気される排気口、１１は高周波コイル３に高周波電
圧を供給する高周波電源である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. (Embodiment 1) FIG. 1 is a block diagram of a plasma CVD apparatus which is an embodiment of the present invention. Reference numeral 1 denotes a plasma generation chamber, which is a discharge tube 2 made of PBN or quartz glass and having a diameter of about 10 cm, a high frequency coil 3 provided outside the discharge tube 2, and an inert gas provided above the discharge tube 2. 1 provided in the lower portion of the discharge tube 2 and the gas supply port 4 for reducing gas
Approximately 50 holes (aperture) with a diameter of 2 mm and a diameter of 2 mm
The aperture plate 5 has a diameter of about 10 cm and is made of individually opened PBN or quartz glass. Further, 6 is a reaction chamber, 7 is a wafer, 8 is a heater arranged in the reaction chamber 6 to heat the wafer 7, 9 is a source gas supply port for supplying a source gas or a reducing gas into the reaction chamber 6, and 10 is a reaction. An exhaust port through which the gas in the room is exhausted, and 11 is a high frequency power supply that supplies a high frequency voltage to the high frequency coil 3.
【００１９】アパーチャ板５は、プラズマ発生室１に供
給されたガスの流れを絞り、プラズマ発生室１と反応室
６との間にガス圧力の差を設ける。ガスの供給はマスフ
ローコントローラー（図示していない）で制御し、排気
は、ターボ分子ポンプや油拡散ポンプなどの高真空に排
気できるポンプで行なうのが好ましく、また、ウエハ７
の反応室６内への装填は、反応室内６への酸素や水分の
進入を防いでくれるロードロック機構によるのが望まし
い。この装置は、コールドウォール型の枚葉処理のプラ
ズマＣＶＤ装置であり、ウエハ７の反応室６内への装填
を自動化するのがバッチ処理型の装置に比較して容易で
ある。The aperture plate 5 restricts the flow of the gas supplied to the plasma generation chamber 1 to provide a gas pressure difference between the plasma generation chamber 1 and the reaction chamber 6. The gas supply is preferably controlled by a mass flow controller (not shown), and the gas is preferably exhausted by a pump capable of exhausting to a high vacuum such as a turbo molecular pump or an oil diffusion pump.
It is desirable to load the reaction chamber 6 into the reaction chamber 6 by a load lock mechanism that prevents oxygen and moisture from entering the reaction chamber 6. This apparatus is a cold-wall type single wafer processing plasma CVD apparatus, and it is easier to automate loading of the wafer 7 into the reaction chamber 6 as compared with a batch processing type apparatus.
【００２０】この装置を動作させるには、プラズマ発生
室１内の圧力がプラズマを発生させるのに十分な圧力と
なるように、ガス供給口４からアルゴンなどの不活性ガ
スや水素などの分解しても堆積物を生じない還元ガスを
供給し、高周波電圧をコイル３に印加してプラズマを発
生させる。プラズマ発生室１内に発生した不活性ガスの
プラズマは、アパーチャ板５のアパーチャ径が極端に小
さくなければ反応室６内に漏れてくる。また、アパーチ
ャ板５は、絶縁体であるため高周波が反応室６内に漏れ
てきて、反応室６内に低密度のプラズマを発生させる。In order to operate this apparatus, the inert gas such as argon or hydrogen is decomposed from the gas supply port 4 so that the pressure in the plasma generation chamber 1 becomes a pressure sufficient to generate plasma. A reducing gas that does not generate deposits is supplied and a high frequency voltage is applied to the coil 3 to generate plasma. The plasma of the inert gas generated in the plasma generation chamber 1 leaks into the reaction chamber 6 unless the aperture diameter of the aperture plate 5 is extremely small. Further, since the aperture plate 5 is an insulator, high frequency leaks into the reaction chamber 6 and generates low density plasma in the reaction chamber 6.
【００２１】例えば、ガス供給口４からガスを５０ｃｃ
／ｍｉｎ供給し、１０００ｌ／ｓ程度の排気能力を持つ
ポンプで管径が約１０ｃｍの排気口１０からガスを排気
すると、プラズマ発生室１内の圧力は約７．２Ｐａとな
り、反応室６内の圧力は、約０．３５Ｐａになる。通常
のプラズマ発生装置でプラズマを発生させると、０．３
５Ｐａ程度の低圧では、プラズマは不安定で消滅してし
まうこともあるが、この発明に装置では、プラズマ発生
室１内の圧力がプラズマ状態を安定させるのに十分であ
り、このプラズマがアパーチャ５を介して反応室６に供
給されるので、０．３５Ｐａと低い圧力状態の反応室６
においても、低密度のプラズマを安定して発生させるこ
とができる。そして、低密度プラズマが安定に発生して
いる状態の反応室６内に、ソースガスを供給すると、ソ
ースガスはプラズマの作用で分解が促進される。For example, 50 cc of gas is supplied from the gas supply port 4.
When the gas is exhausted from the exhaust port 10 having a pipe diameter of about 10 cm with a pump having an exhaust capacity of about 1000 l / s, the pressure in the plasma generation chamber 1 becomes about 7.2 Pa, and the pressure in the reaction chamber 6 The pressure will be about 0.35 Pa. When plasma is generated by an ordinary plasma generator, 0.3
At a low pressure of about 5 Pa, the plasma may become unstable and extinguish, but in the device of the present invention, the pressure in the plasma generation chamber 1 is sufficient to stabilize the plasma state, and this plasma is used as the aperture 5 Since it is supplied to the reaction chamber 6 via the
Also in this case, low-density plasma can be stably generated. Then, when the source gas is supplied into the reaction chamber 6 where the low density plasma is being stably generated, the decomposition of the source gas is promoted by the action of the plasma.
【００２２】ところで、アパーチャ板５のアパーチャの
径を、例えば１ｍｍ以下と極端に小さくすると、反応室
６内の圧力が低くなりすぎるのと、アパーチャ内でプラ
ズマが途切れるために、反応室６内にプラズマが発生し
なくなる場合がある。この場合には、アパーチャ板５の
アパーチャからは反応室６側には反応性イオンは出ず、
中性原子や原子やラジカルのみが出てくる。このような
状態では、プラズマ発生室１は原子・ラジカルビーム源
として作用する。ＣＶＤにおけるソースガスの分解の促
進のためには、反応室６内に低密度のプラズマが発生す
る状態でないとその効果を得ることができず、原子・ラ
ジカルビーム源では効果は得られない。By the way, if the diameter of the aperture of the aperture plate 5 is made extremely small, for example, 1 mm or less, the pressure in the reaction chamber 6 becomes too low, and the plasma is interrupted in the aperture, so Plasma may not be generated. In this case, no reactive ions are emitted from the aperture of the aperture plate 5 to the reaction chamber 6 side,
Only neutral atoms, atoms and radicals come out. In such a state, the plasma generation chamber 1 acts as an atomic / radical beam source. In order to accelerate the decomposition of the source gas in the CVD, the effect cannot be obtained unless the low-density plasma is generated in the reaction chamber 6, and the effect cannot be obtained by the atomic / radical beam source.
【００２３】一方、アパーチャの径を大きくし過ぎる
と、コンダクタンスが大きくなりすぎ、プラズマ発生室
６と反応室１との間の圧力差が小さくなるとともに、ガ
スの流れが緩くなって、ソースガスがプラズマ発生室内
６内に進入し易くなってしまう。例えば、アパーチャ板
５のアパーチャ径を４ｍｍとし、プラズマ発生室１に５
０ｃｃ／ｍｉｎのガスを供給し、前述の排気系で排気す
ると、プラズマ発生室１の圧力は約１．８Ｐａで、反応
室６の圧力は０．３５Ｐａとなる。プラズマ発生室１と
反応室６の圧力比は、前述のアパーチャ径が２ｍｍのと
きには２０倍であったが、アパーチャ径が４ｍｍになる
と５倍に落ちてしまう。プラズマ発生室１と反応室６の
圧力の比は、アパーチャのコンダクタンスにほぼ比例す
るので、アパーチャ板５のアパーチャ径の比の２乗にほ
ぼ反比例する形で変動する。On the other hand, if the diameter of the aperture is made too large, the conductance becomes too large, the pressure difference between the plasma generation chamber 6 and the reaction chamber 1 becomes smaller, and the gas flow becomes slower so that the source gas becomes It easily enters the plasma generation chamber 6. For example, the aperture diameter of the aperture plate 5 is set to 4 mm, and the plasma generation chamber 1 has a diameter of 5 mm.
When a gas of 0 cc / min is supplied and exhausted by the above-mentioned exhaust system, the pressure in the plasma generation chamber 1 becomes about 1.8 Pa and the pressure in the reaction chamber 6 becomes 0.35 Pa. The pressure ratio between the plasma generating chamber 1 and the reaction chamber 6 was 20 times when the aperture diameter was 2 mm, but dropped to 5 times when the aperture diameter was 4 mm. Since the ratio of the pressures in the plasma generating chamber 1 and the reaction chamber 6 is almost proportional to the conductance of the aperture, it fluctuates in a form almost inversely proportional to the square of the ratio of the aperture diameter of the aperture plate 5.
【００２４】このように、ソースガスがプラズマ発生室
１内に進入してくると、プラズマ発生室１内で膜の堆積
が起こり、プラズマ発生室１内を汚染し、電極に膜の堆
積が起こることによりプラズマ発生のための放電が起こ
り難くなったりする。したがって、この発明では、アパ
ーチャ板５のアパーチャ径は余り大きくすることはでき
ない。この装置では、アパーチャ板５のアパーチャでの
ガスの流れのために、ソースガスがプラズマ発生室内に
進入し難いので、安定してプラズマを発生させることが
できる。As described above, when the source gas enters the plasma generation chamber 1, a film is deposited in the plasma generation chamber 1 to contaminate the plasma generation chamber 1 and a film is deposited on the electrodes. As a result, discharge for plasma generation is less likely to occur. Therefore, in the present invention, the aperture diameter of the aperture plate 5 cannot be made too large. In this device, the source gas is unlikely to enter the plasma generation chamber due to the gas flow in the aperture of the aperture plate 5, so that the plasma can be stably generated.
【００２５】アパーチャ板５の反応室６側の面は、ソー
スガスにさらされるが、アパーチャ板５は、高周波やヒ
ータからの複写で加熱される以外には加熱されないの
で、それほど高温にならず、膜の堆積は少ない。ウエハ
７上の膜成長を選択成長の条件にすると、アパーチャ板
５の面も選択成長の条件になり易いため、膜は成長しな
い。このような条件での使用では、長期間変動なく安定
に使用できる。また、アパーチャ板５の面に膜が堆積し
て高周波のマッチング条件が変動してしまうような場合
には、例えば、３弗化塩素（ＣｌＦ3 ）ガスを反応室に
供給して、プラズマを発生させれば、容易にクリーニン
グできる。The surface of the aperture plate 5 on the side of the reaction chamber 6 is exposed to the source gas, but since the aperture plate 5 is not heated except by the high frequency and copying by the heater, the temperature does not become so high. Film deposition is low. When the film growth on the wafer 7 is set to the selective growth condition, the surface of the aperture plate 5 is also likely to be the selective growth condition, so that the film is not grown. When used under such conditions, it can be used stably without long-term fluctuation. When a film is deposited on the surface of the aperture plate 5 and the matching condition of high frequency fluctuates, chlorine trifluoride (ClF 3 ) gas is supplied to the reaction chamber to generate plasma. If you do, you can easily clean.
【００２６】（実施例２）図２は、この発明のプラズマ
ＣＶＤ装置の第２の実施例を示す構成図である。２ａは
放電管、６ａは反応室であり、図２に示すように、放電
管２ａと反応室６ａはアパーチャ板５を介して接続され
ており、図１に示す実施例１とは異なり、放電管２ａは
大気中に露出している。このような構成では、放電管２
ａの側壁は大気圧に耐えられるように、実施例１の放電
管２より厚い石英ガラスなどで形成される。この構造で
は、放電管２ａの外側と高周波コイル３とが反応室６ａ
の外になるため、その部分に膜が堆積したり、堆積物で
汚れたりしない。(Embodiment 2) FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the plasma CVD apparatus of the present invention. 2a is a discharge tube, and 6a is a reaction chamber. As shown in FIG. 2, the discharge tube 2a and the reaction chamber 6a are connected via an aperture plate 5, and unlike Example 1 shown in FIG. The tube 2a is exposed to the atmosphere. In such a configuration, the discharge tube 2
The side wall of a is formed of quartz glass or the like which is thicker than the discharge tube 2 of the first embodiment so as to withstand atmospheric pressure. In this structure, the outside of the discharge tube 2a and the high frequency coil 3 are connected to the reaction chamber 6a.
Since it is outside the area, the film will not be deposited on that part and will not be contaminated with the deposit.
【００２７】（実施例３）ところで、上記実施例ではプ
ラズマの発生に高周波を用いたが、これに限るものでは
なく、マイクロ波を導波管でプラズマ発生室に導いてプ
ラズマを発生させるようにしても良い。また、プラズマ
発生室に磁場をかけて、ＥＣＲ条件を満足させ、ＥＣＲ
プラズマ源としても高周波でプラズマを発生させるのと
同様な効果が得られる。(Embodiment 3) By the way, in the above embodiment, high frequency was used for plasma generation, but the present invention is not limited to this, and microwaves are guided to the plasma generation chamber by the waveguide to generate plasma. May be. In addition, a magnetic field is applied to the plasma generation chamber to satisfy the ECR conditions and
As a plasma source, the same effect as generating plasma at high frequency can be obtained.
【００２８】（実施例４）次に、この発明のプラズマＣ
ＶＤ法の実施例について説明する。この方法は、実施例
１および実施例２のプラズマＣＶＤ装置、あるいはウエ
ハ表面に低密度プラズマＣＶＤを発生できる他のプラズ
マＣＶＤ装置を用いて実施可能であるが、以下の実施例
では、この発明の実施例１のプラズマＣＶＤ装置を用い
て実施した例を説明する。(Embodiment 4) Next, plasma C of the present invention
An example of the VD method will be described. This method can be carried out by using the plasma CVD apparatus according to the first and second embodiments or another plasma CVD apparatus capable of generating low density plasma CVD on the surface of the wafer. An example implemented using the plasma CVD apparatus of the first embodiment will be described.
【００２９】ガスを供給する前にプラズマ発生室１と反
応室６を、排気口１０に接続された１０００ｌ／ｓの排
気能力を持つポンプにより、水分や酸素などの不必要な
ガスの分圧が１×１０-4Ｐａ以下の高真空になるように
排気した。ウエハ７は、ヒータ８によって予め約７２０
℃に加熱し、ここに、ガス供給口４よりアルゴンを３０
ｃｃ／ｍｉｎ、還元ガスとして水素を２０ｃｃ／ｍｉｎ
供給した。ここで、アルゴンはプラズマ発生を容易にす
るために供給しており、その供給量はアパーチャ板５の
アパーチャ径の大きさと排気能力とに合わせた。その結
果、反応室６の圧力は、約０．３５Ｐａになった。Before the gas is supplied, the plasma generation chamber 1 and the reaction chamber 6 are connected to the exhaust port 10 by a pump having an exhaust capacity of 1000 l / s so that the partial pressure of unnecessary gas such as moisture and oxygen can be reduced. It was evacuated to a high vacuum of 1 × 10 −4 Pa or less. The wafer 7 is previously heated by the heater 8 to about 720
It is heated to ℃, and argon is supplied from here through the gas supply port 4 to 30 ° C.
cc / min, hydrogen as a reducing gas 20 cc / min
Supplied. Here, argon is supplied to facilitate plasma generation, and the supply amount is adjusted to the size of the aperture diameter of the aperture plate 5 and the exhaust capacity. As a result, the pressure in the reaction chamber 6 became about 0.35 Pa.
【００３０】この状態で高周波を５０〜１０００Ｗ印加
してプラズマを発生させると、プラズマ発生室１から漏
れたアルゴンのプラズマと高周波により、反応室６内に
も低密度のプラズマが発生し、ウエハ７の表面近くにも
プラズマの発光が僅かにみられる状態になった。但し、
以下の膜成長においては、高周波電力を２００Ｗに固定
した。When a high frequency of 50 to 1000 W is applied in this state to generate plasma, a low density plasma is also generated in the reaction chamber 6 due to the argon plasma leaked from the plasma generation chamber 1 and the high frequency, and the wafer 7 A slight amount of plasma emission was observed near the surface of. However,
In the following film growth, the high frequency power was fixed at 200W.
【００３１】次に、ソースガス供給口９からソースガス
として４塩化チタンガスを約０．４ｃｃ／ｍｉｎ供給す
ると、ウエハ７のシリコン面のみにチタンシリサイド膜
が選択的に成長した。４塩化チタンガスの供給によるプ
ラズマの発生状態の変化は僅かであった。チタンシリサ
イド膜の成長速度は、およそ１００Å／ｍｉｎであり、
チタンシリサイド膜は結晶粒がつながった形で形成され
た。結晶粒径は、プラズマを発生させないで熱のみで成
長させる場合よりも小さく、また、成長した膜表面の凹
凸（表面モホロジー）も小さかった。また、チタンシリ
サイド膜成長の選択性は極めて良好であり、プラズマを
用いているにもかかわらず、シリコン酸化膜の上には全
く成長しなかった。Next, when titanium tetrachloride gas as a source gas was supplied from the source gas supply port 9 at about 0.4 cc / min, a titanium silicide film selectively grew only on the silicon surface of the wafer 7. The change in the plasma generation state due to the supply of titanium tetrachloride gas was slight. The growth rate of the titanium silicide film is about 100Å / min,
The titanium silicide film was formed in a form in which crystal grains were connected. The crystal grain size was smaller than in the case of growing only by heat without generating plasma, and the unevenness (surface morphology) on the surface of the grown film was also small. Moreover, the selectivity of the titanium silicide film growth was extremely good, and despite the use of plasma, it did not grow at all on the silicon oxide film.
【００３２】チタンシリサイドの選択成長は、上記の条
件のみでなく、種々の条件で可能である。例えば、ウエ
ハの加熱温度を６００℃以上とすると、低抵抗のチタン
シリサイド膜が得られるが、用いる温度によってチタン
シリサイド膜の膜質（組成、結晶粒径、表面モホロジ
ー、電気抵抗など）や成長速度は変化する。すなわち、
７００℃以上の比較的高温では、Ｃ５４型もしくはＣ４
９型のＴｉＳｉ2 が成長し易く、その粒径は大きめにな
り、その膜の抵抗は小さくなる。また、６００〜７００
℃の比較的低温では、Ｔｉ5Ｓｉ3が成長し易く、結晶粒
径はやや小さく、膜の抵抗は高めになる。Selective growth of titanium silicide is possible under various conditions other than the above conditions. For example, when the wafer heating temperature is set to 600 ° C. or higher, a low resistance titanium silicide film is obtained. However, depending on the temperature used, the film quality (composition, crystal grain size, surface morphology, electric resistance, etc.) and growth rate of the titanium silicide film are Change. That is,
At a relatively high temperature of 700 ° C or higher, C54 type or C4
9-type TiSi 2 grows easily, its grain size becomes large, and the resistance of the film becomes small. Also, 600 to 700
At a relatively low temperature of ° C, Ti 5 Si 3 easily grows, the crystal grain size is rather small, and the resistance of the film is high.
【００３３】なお、プラズマを発生させるためのアルゴ
ンと水素の供給量は、アパーチャ板５によるガスの流れ
のコンダクタンスと排気能力に合わせて、プラズマが安
定に発生できるように決めれば良く、上記の流量に限る
ものではない。例えば、水素は流量が５ｃｃ／ｍｉｎで
も還元効果を持ち、また、１００ｃｃ／ｍｉｎ以上供給
すれば、アルゴンを供給しなくても放電が持続し、プラ
ズマが発生する。The supply amounts of argon and hydrogen for generating plasma may be determined according to the conductance of the gas flow by the aperture plate 5 and the exhaust capacity so that the plasma can be generated stably. It is not limited to. For example, hydrogen has a reducing effect even when the flow rate is 5 cc / min, and if it is supplied at 100 cc / min or more, the discharge is continued without supplying argon and plasma is generated.
【００３４】また、高周波電力は、大きくするほどプラ
ズマ密度は高くなり、ソースガスや還元ガスを励起する
能力が高まるが、投入した電力が反応室６の低密度プラ
ズマの発生に直接使われてはいないので、大電力を投入
したとしても反応室６のプラズマ密度はプラズマ発生室
１よりも桁違いに低い。そのため、５００Ｗ以上の電力
でも、チタンシリサイド膜の選択成長が可能であり、低
電力とすることで、プラズマによってウエハ表面が受け
るダメージも小さい。Further, as the high-frequency power increases, the plasma density increases, and the ability to excite the source gas and the reducing gas also increases. However, the input power should not be used directly to generate low-density plasma in the reaction chamber 6. Therefore, the plasma density in the reaction chamber 6 is orders of magnitude lower than that in the plasma generation chamber 1 even if a large amount of electric power is applied. Therefore, the titanium silicide film can be selectively grown even with an electric power of 500 W or more, and the low electric power causes less damage to the wafer surface due to the plasma.
【００３５】ところで、４塩化チタンの供給量は、成長
速度，膜質，シリコンの消費量（食い込み量）に変化を
もたらし、特に、チタンシリサイド膜の成長速度に大き
な影響を与える。４塩化チタンガスの供給量を０．０５
ｃｃ／ｍｉｎ程度に少なくしても、チタンシリサイド膜
は選択成長するが、成長速度はかなり小さくなる。チタ
ンシリサイド膜が選択成長する４塩化チタンガスの供給
量の上限は定かではないが、少なくとも、その供給量が
０．５ｃｃ／ｍｉｎ程度では選択性は崩れない。プラズ
マの密度を上ずに塩化チタンガスの供給量を多くしてい
くと、プラズマの効果が薄れて、熱ＣＶＤに近くなって
いき、また、チタンシリサイド膜の成長速度も大きくな
っていく。By the way, the supply amount of titanium tetrachloride changes the growth rate, the film quality, and the consumption amount (bite amount) of silicon, and particularly has a great influence on the growth rate of the titanium silicide film. Supply the amount of titanium tetrachloride gas to 0.05
Even if it is reduced to about cc / min, the titanium silicide film grows selectively, but the growth rate is considerably low. Although the upper limit of the supply amount of titanium tetrachloride gas for selectively growing the titanium silicide film is not clear, the selectivity is not deteriorated at least when the supply amount is about 0.5 cc / min. When the supply amount of titanium chloride gas is increased without increasing the plasma density, the effect of plasma is weakened, the thermal CVD is approached, and the growth rate of the titanium silicide film is also increased.
【００３６】ソースガスに４塩化チタンガスを用い、還
元ガスに水素ガスを用いる限りは、プラズマＣＶＤであ
っても、チタンはシリコンと結合しないと堆積しない傾
向が強い。したがって、４塩化チタンガスの流量など上
記の条件を大幅に変えても選択性は崩れ難い。この実施
例によって、チタンシリサイド膜の所望の成長速度や膜
質を得るためには、予め条件を変化させて膜を成長さ
せ、その膜を評価することにより最適な膜成長条件を求
めておくと良い。As long as titanium tetrachloride gas is used as the source gas and hydrogen gas is used as the reducing gas, titanium has a strong tendency not to deposit unless bonded to silicon even in plasma CVD. Therefore, even if the above conditions such as the flow rate of titanium tetrachloride gas are changed significantly, the selectivity is not easily broken. According to this embodiment, in order to obtain a desired growth rate and film quality of the titanium silicide film, it is preferable to change the conditions in advance to grow the film and evaluate the film to find the optimum film growth condition. .
【００３７】一般に、金属膜の選択成長においては、ソ
ースガスにフッ素ガスを用いたものを除けば、選択成長
させるための面には、非常に高い清浄度が要求される。
これは、チタンシリサイド膜の選択成長性を半導体，導
体と絶縁体との間で起こさせているので当然である。選
択成長させようとするシリコン面が清浄でなく、自然酸
化膜が成長しているような表面には、膜が成長しなかっ
たり、島状に成長してしまったりする。しかし、この発
明のプラズマＣＶＤ法では、シリコン面に多少の自然酸
化膜が成長していても、モホロジーの良い膜を選択成長
させることができる。In general, in the selective growth of a metal film, very high cleanliness is required on the surface for selective growth, except for those using fluorine gas as a source gas.
This is natural because the selective growth of the titanium silicide film is caused between the semiconductor, the conductor and the insulator. On the surface where the silicon surface to be selectively grown is not clean and the natural oxide film is growing, the film does not grow or grows like islands. However, according to the plasma CVD method of the present invention, a film having a good morphology can be selectively grown even if some natural oxide film is grown on the silicon surface.
【００３８】例えば、希弗酸に浸漬してシリコン面上の
自然酸化膜を除去してシリコン面の疎水性を出し、純水
ですすいだ後、過酸化水素水に浸漬してシリコン面を酸
化して親水性にし、純水ですすいで乾燥させたウエハに
この発明のプラズマＣＶＤを適用しても、表面モホロジ
ーの良いチタンシリサイド膜がシリコン面に選択成長す
る。過酸化水素水で酸化されて成長したシリコン面上の
自然酸化膜は、チタンシリサイド膜中に取込まれるもの
と考えられる。このような自然酸化膜に影響されない性
質は、半導体層値を製造する上で重要である。For example, by immersing in dilute hydrofluoric acid to remove the natural oxide film on the silicon surface to make the silicon surface hydrophobic, rinsing with pure water, and then immersing in hydrogen peroxide solution to oxidize the silicon surface. Even when the plasma CVD of the present invention is applied to a wafer which has been made hydrophilic and rinsed with pure water and dried, a titanium silicide film having a good surface morphology is selectively grown on the silicon surface. It is considered that the natural oxide film on the silicon surface that has been grown by being oxidized by the hydrogen peroxide solution is taken into the titanium silicide film. The property of not being affected by the natural oxide film is important in manufacturing the semiconductor layer value.
【００３９】（実施例５）実施例４に示したプラズマＣ
ＶＤの条件で、同時に小量のモノシラン（ＳｉＨ4 ）ガ
スを、例えば、モノシランガス２ｃｃ／ｍｉｎをソース
ガス供給口９から反応室に供給しても良い。モノシラン
ガスは、水素ガスよりも強力な還元性ガスであり、４塩
化チタンガスの塩素を還元する働きがある。但し、モノ
シランガスの供給量を必要以上に多くすると、高抵抗の
シリコンやチタンシリサイドが堆積してしまうので、注
意を要する。モノシランガスの供給量が、比較的少ない
内は、高抵抗のシリコンやチタンシリサイドが選択的に
成長するが、供給量を比較的多くすると、ウエハ７全面
にブランケットで成長してしまうようになる。Example 5 Plasma C shown in Example 4
Under VD conditions, a small amount of monosilane (SiH 4 ) gas, for example, 2 cc / min of monosilane gas may be simultaneously supplied to the reaction chamber from the source gas supply port 9. Monosilane gas is a reducing gas that is stronger than hydrogen gas and has a function of reducing chlorine in titanium tetrachloride gas. However, if the supply amount of monosilane gas is increased more than necessary, high resistance silicon or titanium silicide will be deposited, so caution is required. While the supply amount of monosilane gas is relatively small, high-resistance silicon or titanium silicide selectively grows, but when the supply amount is relatively large, blanket growth occurs on the entire surface of the wafer 7.
【００４０】なお、ここではモノシラン（ＳｉＨ4 ）ガ
スを用いたが、これに限るものではなく、ジシラン（Ｓ
ｉ2Ｈ6）やトリシラン（Ｓｉ3Ｈ8）などのシラン類の１
つを用いても同様の効果が得られる。Although monosilane (SiH 4 ) gas is used here, it is not limited to this, and disilane (S
1 of silanes such as i 2 H 6 ) and trisilane (Si 3 H 8 ).
The same effect can be obtained by using one.
【００４１】（実施例６）上記実施例では、チタンシリ
サイド膜をシリコン面上に選択的に堆積させていたが、
実施例５に示したプラズマＣＶＤの条件を特定の条件と
することにより、チタンシリサイド膜をシリコン面上に
選択的にエピタキシャル成長させることもできる。（０
０１）の面方位を持つウエハを６８０〜７２０℃に加熱
し、プラズマ発生室内にアルゴンを３０ｃｃ／ｍｉｎ，
水素を２０ｃｃ／ｍｉｎ供給し、５０〜１００Ｗの高周
波電力でプラズマを発生させ、反応室内に四塩化チタン
ガスを０．１〜０．５ｃｃ／ｍｉｎ，シランガスを１〜
３ｃｃ／ｍｉｎ供給すると、Ｃ４９型のＴｉＳｉ2 膜が
ウエハのシリコン（００１）面上に選択的にエピタキシ
ャル成長する。このエピタキシャル成長したチタンシリ
サイド膜は、偏平で平滑な表面を有すし、反射型電子線
回折で調べた結晶方位関係は、Ｃ４９ＴｉＳｉ2 （０１
０）／／Ｓｉ（００１）であった。Example 6 In the above example, the titanium silicide film was selectively deposited on the silicon surface.
By setting the plasma CVD conditions shown in Example 5 to specific conditions, a titanium silicide film can be selectively epitaxially grown on the silicon surface. (0
The wafer having the (01) plane orientation is heated to 680 to 720 ° C., and argon is introduced into the plasma generation chamber at 30 cc / min.
Hydrogen is supplied at 20 cc / min, plasma is generated with high frequency power of 50 to 100 W, titanium tetrachloride gas is 0.1 to 0.5 cc / min, and silane gas is 1 to 1 in the reaction chamber.
When supplied at 3 cc / min, a C49 type TiSi 2 film is selectively epitaxially grown on the silicon (001) surface of the wafer. This epitaxially grown titanium silicide film has a flat and smooth surface, and the crystal orientation relationship examined by reflection electron beam diffraction is C49TiSi 2 (01
0) // Si (001).
【００４２】エピタキシャル成長を起こすためには、四
塩化チタンガスとシランガスの供給流量が適度な比にな
っていることが必要であり、例えば、四塩化チタンガス
０．４ｃｃ／ｍｉｎに対してシランガスを１．５〜２．
５ｃｃ／ｍｉｎ供給する。エピタキシャル成長が起こる
メカニズムは定かではないが、膜の成長時に、適度な量
のシリコンが気相からチタンシリサイド膜に供給される
ことによって、チタンシリサイドがＣ４９型のＴｉＳｉ
2 になるためと考えられる。このため、四塩化チタンと
シランガスの流量比の最適値は、プラズマの電力やウエ
ハ温度によって多少変化する。In order to cause epitaxial growth, it is necessary that the supply flow rates of the titanium tetrachloride gas and the silane gas be in an appropriate ratio. For example, 1 silane gas is added to 0.4 cc / min of titanium tetrachloride gas. .5-2.
Supply 5 cc / min. Although the mechanism of epitaxial growth is not clear, titanium silicide is converted to C49 type TiSi by supplying an appropriate amount of silicon from the vapor phase to the titanium silicide film during film growth.
It is thought to be 2 . Therefore, the optimum value of the flow rate ratio between titanium tetrachloride and silane gas varies slightly depending on the plasma power and the wafer temperature.
【００４３】（実施例７）実施例４または実施例５に示
した条件でプラズマＣＶＤを３０秒程度の短い時間行な
い、その後高周波の供給を止めると、プラズマの発生は
なくなり、熱ＣＶＤとなってチタンシリサイド膜がさら
に選択的に成長する。この場合、始めのプラズマＣＶＤ
のときより後の熱ＣＶＤのときのほうがチタンシリサイ
ド膜の成長速度が大きい。(Embodiment 7) When plasma CVD is carried out for a short time of about 30 seconds under the conditions shown in Embodiment 4 or Embodiment 5 and then the supply of high frequency is stopped, plasma is not generated and thermal CVD is performed. The titanium silicide film grows more selectively. In this case, the first plasma CVD
The growth rate of the titanium silicide film is higher in the subsequent thermal CVD than in the above case.
【００４４】熱ＣＶＤに先だってプラズマＣＶＤを短時
間行なう効果としては、まず第１として、熱ＣＶＤのみ
を行なったときには、ガス供給から膜成長までに潜伏期
間があり、シリコン表面の違いやＣＶＤ条件のばらつき
のよって、この潜伏期間が膜を形成しようとするウエハ
上の部位によってばらつき、成膜する膜厚がばらついた
り膜が成長しなかったりするが、これらの問題点が解決
される。また、第２として、熱ＣＶＤのみでは、シリコ
ン表面の自然酸化膜の影響を強く受けて膜が島状に成長
してしまうが、プラズマＣＶＤでは膜がほとんど成長し
ていなくても、続く熱ＣＶＤで膜がシリコン面に一斉に
成長するため、膜厚の均一性と表面モホロジーが格段に
良くなる。The first effect of performing plasma CVD for a short time prior to thermal CVD is, first, that when only thermal CVD is performed, there is an incubation period from gas supply to film growth, and there are differences in silicon surface and CVD conditions. Due to the variation, the latent period varies depending on the portion on the wafer where the film is to be formed, and the film thickness to be formed varies or the film does not grow, but these problems are solved. Secondly, with only thermal CVD, the film grows in an island shape due to the strong influence of the natural oxide film on the silicon surface, but with plasma CVD, even if the film is hardly grown, the subsequent thermal CVD is continued. Since the film grows on the silicon surface all at once, the uniformity of the film thickness and the surface morphology are significantly improved.
【００４５】ところで、ガス供給口４から供給した水素
とアルゴンは、熱ＣＶＤに切り換えるときに止めても良
いが、止めなくても熱ＣＶＤ反応にはほとんど関与しな
いので支障はない。また、熱ＣＶＤは、上記実施例のよ
うに、４塩化チタンガスのみでも可能であるが、ウエハ
面のシリコンと４塩化チタンとの反応となるため、シリ
コンの消費量が大きくなる。ウエハ７のシリコン消費量
を少なくするためには、熱ＣＶＤに切り換えたときにモ
ノシランガスを５〜１００ｃｃ／ｍｉｎ反応室６に供給
すると良い。By the way, the hydrogen and argon supplied from the gas supply port 4 may be stopped when switching to the thermal CVD, but there is no problem since they do not participate in the thermal CVD reaction without stopping. Further, the thermal CVD can be performed only with titanium tetrachloride gas as in the above embodiment, but the reaction between silicon on the wafer surface and titanium tetrachloride causes a large amount of silicon consumption. In order to reduce the silicon consumption of the wafer 7, it is preferable to supply monosilane gas to the reaction chamber 6 at 5 to 100 cc / min when switching to thermal CVD.
【００４６】シリコン消費量やチタンシリサイド膜の抵
抗は、４塩化チタンガスとモノシランガスとの流量比に
依存するので、所望の膜質を得るためには、予め、流量
を変化させた膜を評価しておくことが必要である。モノ
シランガスの変わりにジシランガスやトリシランガスな
どのシラン類ガスを用いても同様にウエハ７のシリコン
消費量を少なくすることができる。Since the silicon consumption amount and the resistance of the titanium silicide film depend on the flow rate ratio between the titanium tetrachloride gas and the monosilane gas, in order to obtain the desired film quality, the film with the changed flow rate is evaluated in advance. It is necessary to leave. Even if a silane gas such as a disilane gas or a trisilane gas is used instead of the monosilane gas, the silicon consumption of the wafer 7 can be similarly reduced.
【００４７】（実施例８）次に、比較的低温でのチタン
シリサイド膜のプラズマＣＶＤ法の実施例を示す。この
実施例８は基本的には実施例４で示したプラズマＣＶＤ
法のウエハ７の加熱温度を６００℃以下にするものであ
る。実施例４に示した膜成長条件でウエハ７の加熱温度
を６００℃以下にすると、成長させる膜の膜質と成長速
度は、６００℃以上で成長させたものと比べて大きな差
が生ずる。すなわち、６００℃以下の条件で膜を成長さ
せると、成長初期の状態を除けば、極めて小さな結晶粒
を有する結晶室の膜を形成するか、または、結晶粒のな
い一様な膜を、やはり選択的に形成する。これらの膜の
結晶性や化学量論的組成は、まだ明かでない。(Embodiment 8) Next, an embodiment of the plasma CVD method for a titanium silicide film at a relatively low temperature will be described. The eighth embodiment is basically the plasma CVD shown in the fourth embodiment.
The heating temperature of the wafer 7 according to the method is set to 600 ° C. or lower. When the heating temperature of the wafer 7 is set to 600 ° C. or lower under the film growth conditions shown in Example 4, the film quality of the film to be grown and the growth rate are significantly different from those grown at 600 ° C. or higher. That is, when the film is grown under the condition of 600 ° C. or less, a film of a crystal chamber having extremely small crystal grains is formed or a uniform film without crystal grains Selectively formed. The crystallinity and stoichiometric composition of these films is not yet clear.
【００４８】次に、具体的な実施例を以下に示す。ガス
を供給する前にプラズマ発生室１と反応室６とを、１×
１０-4Ｐａ以下に排気し、ウエハ７をヒータ８上に装填
し加熱した。ガス供給口４より、アルゴンガスを２２ｃ
ｃ／ｍｉｎ、水素ガスを２０ｃｃ／ｍｉｎ供給し、高周
波を３００Ｗ印加してプラズマを発生させた。次に、ソ
ースガス供給口９から４塩化チタンガスを供給し、この
ときの反応室６の圧力は、約０．２７Ｐａであった。上
記の成長条件でウエハを約５５０℃に加熱し、４塩化チ
タンガスを０．３ｃｃ／ｍｉｎ供給して７〜８分間プラ
ズマＣＶＤを行うと、ウエハ７のシリコン面上には、シ
リコンにチタンが侵入してチタンシリサイド膜が成長す
る。Next, specific examples will be shown below. Before supplying the gas, the plasma generation chamber 1 and the reaction chamber 6 are set to 1 ×
After evacuating to 10 −4 Pa or less, the wafer 7 was loaded on the heater 8 and heated. 22c of argon gas is supplied from the gas supply port 4.
c / min, hydrogen gas was supplied at 20 cc / min, and high frequency of 300 W was applied to generate plasma. Next, titanium tetrachloride gas was supplied from the source gas supply port 9, and the pressure in the reaction chamber 6 at this time was about 0.27 Pa. When the wafer was heated to about 550 ° C. under the above growth conditions, titanium tetrachloride gas was supplied at 0.3 cc / min and plasma CVD was performed for 7 to 8 minutes, titanium was deposited on the silicon on the silicon surface of the wafer 7. The titanium silicide film grows by invading.
【００４９】その膜を走査電子顕微鏡で観察すると、１
００〜３００Åの非常に小さな結晶粒がほぼ単層にみら
れる膜が成長していた。その膜が成長したシリコン面
は、シート抵抗が１０００Ω／□程度に低くなってい
る。一方、ウエハ７面のシリコン酸化膜の部分には、結
晶粒も膜も成長していない。ウエハ７のシリコン面とシ
リコン酸化膜面とをオージェ分光分析をすると、チタン
の信号は、シリコン酸化膜面でも若干現れるが、シリコ
ン面のほうが大きく、エッチングしながらの深さ分析で
はその差が顕著になっている。When the film was observed with a scanning electron microscope, it was 1
A film in which very small crystal grains of 100 to 300Å were seen in almost a single layer had grown. The sheet resistance of the silicon surface on which the film has grown is as low as about 1000 Ω / □. On the other hand, neither a crystal grain nor a film has grown on the silicon oxide film portion of the wafer 7 surface. When Auger spectroscopic analysis is performed on the silicon surface and the silicon oxide film surface of the wafer 7, a signal of titanium appears slightly on the silicon oxide film surface, but the silicon surface is larger, and the difference is remarkable in the depth analysis during etching. It has become.
【００５０】次に、ウエハを約４９０℃に加熱してプラ
ズマＣＶＤを行った例について述べる。４塩化チタンを
０．３ｃｃ／ｍｉｎ供給して７〜８分間プラズマＣＶＤ
を行った。膜を走査電子顕微鏡で観察すると、シリコン
の表面には結晶粒はなく、１００Åに満たない厚さの均
一な膜が成長していた。シリコン面のシート抵抗は、１
０００Ω／□程度になった。ウエハ７のシリコン面とシ
リコン酸化膜面とをオージェ分析した結果は、約５５０
℃に加熱したときと同様に、チタンの信号は、シリコン
酸化膜面よりもシリコン面のほうが大きく、深さ分析で
はその差が顕著であった。Next, an example in which the wafer is heated to about 490 ° C. and plasma CVD is performed will be described. Supply titanium tetrachloride at 0.3 cc / min and plasma CVD for 7-8 minutes
I went. When the film was observed with a scanning electron microscope, there were no crystal grains on the surface of silicon, and a uniform film having a thickness of less than 100Å had grown. Sheet resistance of silicon surface is 1
It became about 000Ω / □. The result of Auger analysis of the silicon surface and the silicon oxide film surface of the wafer 7 is about 550.
Similar to the case of heating to ℃, the signal of titanium was larger on the silicon surface than on the silicon oxide film surface, and the difference was remarkable in the depth analysis.
【００５１】以上、比較的低温でプラズマを用いてチタ
ンシリサイド膜を選択成長した例を示したが、このよう
な低温では非常に薄いチタンシリサイド膜を形成できる
という特徴がある。この低温でのプラズマＣＶＤは、６
００℃以上の高温のプラズマＣＶＤと異なった特徴があ
る。その１つは、４塩化チタンから供給される塩素の作
用の違いである。４塩化チタンが分解することにより供
給される塩素は、ウエハ７面のシリコンと結合して塩化
珪素（ＳｉＣｌn ：ｎ＝１，２，３，４）ガスを生成す
るため、Ｓｉをエッチングする作用がある。Although the example in which the titanium silicide film is selectively grown using plasma at a relatively low temperature has been described above, it is characterized in that a very thin titanium silicide film can be formed at such a low temperature. Plasma CVD at this low temperature is 6
It has different characteristics from plasma CVD at high temperature of 00 ° C or higher. One of them is the difference in action of chlorine supplied from titanium tetrachloride. The chlorine supplied by the decomposition of titanium tetrachloride combines with the silicon on the surface of the wafer 7 to generate silicon chloride (SiCl n : n = 1, 2, 3, 4) gas, so that it acts to etch Si. There is.
【００５２】ところで、６００℃以上の高温でのプラズ
マＣＶＤにおいては、塩素はシリコン面またはチタンシ
リサイド面全域でほぼ均一にシリコンと結合して塩化珪
素を生成するため、ほぼ均一なシリコンの消費（食い込
み）をもたらすが、６００℃以下では、膜の成長条件に
よっては局部的にエッチングが進んでエッチピットを発
生させることがある。エッチピットは、４塩化チタン供
給量を多くしたときや、高周波電力を小さくしたとき
や、あるいは、成長時間を長くしたときにで易い傾向が
ある。但し、上記の約５５０℃と約４９０℃での２成長
条件は、比較的短時間での成長では、エッチピットが出
難い条件である。By the way, in plasma CVD at a high temperature of 600 ° C. or higher, chlorine is bonded to silicon almost uniformly over the entire silicon surface or titanium silicide surface to generate silicon chloride, so that substantially uniform silicon consumption (cutting in) occurs. However, at 600 ° C. or lower, the etching may locally progress and an etch pit may be generated depending on the growth conditions of the film. Etch pits tend to be more likely when the amount of titanium tetrachloride supplied is increased, the high frequency power is decreased, or the growth time is increased. However, the above-mentioned two growth conditions at about 550 ° C. and about 490 ° C. are conditions in which etch pits are difficult to appear in the growth in a relatively short time.
【００５３】低温でのプラズマＣＶＤでチタンシリサイ
ド膜の選択成長が可能なのは、上記実施例に限るもので
はない。４塩化チタンガスと水素ガスとを用いるプラズ
マＣＶＤにおいては、かなり大きく変化させた条件を用
いても、シリコン面や絶縁膜の上にチタンを膜として成
長させることが難しく、シリコン面にチタンが侵入して
チタンシリサイドを形成する形でしか膜の成長が起こら
ない。このため、エッチピットが発生しないように留意
さえすれば、種々の条件で表面モホロジーの良いチタン
シリサイド膜の選択成長ができる。この低温でのプラズ
マＣＶＤは、高温でのプラズマＣＶＤと同様に、少流量
のシラン類を反応室６に供給してもチタンシリサイド膜
の選択成長が可能である。ただし、供給し過ぎると、絶
縁膜上にチタンシリサイドが成長して選択性が破れてし
まうことも同様である。The selective growth of the titanium silicide film by plasma CVD at a low temperature is not limited to the above embodiment. In plasma CVD using titanium tetrachloride gas and hydrogen gas, it is difficult to grow titanium as a film on a silicon surface or an insulating film even if conditions are changed considerably, and titanium penetrates into the silicon surface. Then, film growth occurs only in the form of forming titanium silicide. Therefore, if care is taken not to generate etch pits, selective growth of a titanium silicide film having a good surface morphology can be performed under various conditions. In this plasma CVD at a low temperature, similarly to the plasma CVD at a high temperature, the titanium silicide film can be selectively grown even if a small amount of silane is supplied to the reaction chamber 6. However, it is also the case that titanium silicide grows on the insulating film and the selectivity is broken when the supply is excessive.
【００５４】（実施例９）この実施例９では、実施例４
ないし実施例８で選択成長させたチタンシリサイド膜上
に、６弗化タングステン（ＷＦ6 ）ガスを用いてタング
ステン（Ｗ）を選択成長させるものである。この発明の
プラズマＣＶＤ法では、プラズマを用いてチタンシリサ
イド膜を形成しているにもかかわらず、チタンシリサイ
ド膜が選択的に成長しているので、その後、引き続きタ
ングステンの成膜を行なっても、タングステンの選択成
長性は保たれる。(Embodiment 9) In Embodiment 9, Embodiment 4
Further, tungsten (W) is selectively grown on the titanium silicide film selectively grown in Example 8 by using tungsten hexafluoride (WF 6 ) gas. In the plasma CVD method of the present invention, although the titanium silicide film is formed by using plasma, the titanium silicide film is selectively grown. Therefore, even if the tungsten film is subsequently formed, Selective growth of tungsten is maintained.
【００５５】シリコン面とシリコン酸化膜面とを有する
ウエハに、実施例４もしくは実施例８に示した方法でチ
タンシリサイド膜を選択成長させ、そのウエハを反応室
６から空気中に取り出し、タングステン膜ＣＶＤ装置の
反応室に装填した。タングステン膜ＣＶＤ装置の反応室
は、予め水分や酸素などの残留ガスがタングステン膜の
成長に影響を及ぼさない程度に、それらの分圧が１×１
０-4Ｐａ以下となるように排気しておく。A titanium silicide film is selectively grown on the wafer having a silicon surface and a silicon oxide film surface by the method shown in the embodiment 4 or 8, the wafer is taken out from the reaction chamber 6 into the air, and the tungsten film is formed. It was loaded into the reaction chamber of the CVD apparatus. The reaction chamber of the tungsten film CVD apparatus has a partial pressure of 1 × 1 so that residual gas such as water or oxygen does not affect the growth of the tungsten film in advance.
Exhaust so that the pressure becomes 0 -4 Pa or less.
【００５６】タングステンのＣＤＶによる成膜は、シラ
ン還元法と水素還元法の２種類があるが、まずシラン還
元法によるタングステンの成膜について以下に述べる。
まず、チタンシリサイド膜が選択的に形成されているウ
エハを約３３０℃に加熱し、６弗化タングステンガス１
０ｃｃ／ｍｉｎ、モノシランガス５ｃｃ／ｍｉｎ、水素
ガス１ｌ／ｍｉｎをそれぞれタングステンＣＶＤ装置の
反応室に供給し、反応室内の圧力を１３Ｐａとしてタン
グステンをウエハ上に成長させた。このときのタングス
テンの成長速度は、約８００Å／ｍｉｎであった。There are two types of film formation of tungsten by CDV, a silane reduction method and a hydrogen reduction method. First, the film formation of tungsten by the silane reduction method will be described below.
First, a wafer on which a titanium silicide film is selectively formed is heated to about 330 ° C., and tungsten hexafluoride gas 1
0 cc / min, 5 cc / min of monosilane gas, and 1 l / min of hydrogen gas were supplied to the reaction chamber of the tungsten CVD apparatus, and the pressure in the reaction chamber was set to 13 Pa to grow tungsten on the wafer. The growth rate of tungsten at this time was about 800 Å / min.
【００５７】次に、水素還元法によるタングステンの成
膜について述べる。この場合は、ウエハを約４２０℃に
加熱し、６弗化タングステンガス１０ｃｃ／ｍｉｎ、水
素ガス２ｌ／ｍｉｎ反応室に供給し、反応室内の圧力を
２３Ｐａとしてタングステンをウエハ上に成長させた。
このときのタングステンの成長速度は、約４００Å／ｍ
ｉｎであった。Next, the film formation of tungsten by the hydrogen reduction method will be described. In this case, the wafer was heated to about 420 ° C., 10 cc / min of tungsten hexafluoride gas and 2 l / min of hydrogen gas were supplied to the reaction chamber, and the pressure in the reaction chamber was set to 23 Pa to grow tungsten on the wafer.
The growth rate of tungsten at this time is about 400Å / m
It was in.
【００５８】以上のように、実施例４ないし実施例８の
方法で選択成長させたチタンシリサイド膜上に、タング
ステンを成長させても、どちらの方法でもタングステン
の選択成長性は確保されている。以上のことにより、チ
タンシリサイド／タングステンの２層膜が、ＣＶＤ法に
より選択的に形成できる。As described above, even if tungsten is grown on the titanium silicide film selectively grown by the method of Examples 4 to 8, the selective growth property of tungsten is secured by either method. As described above, the titanium silicide / tungsten two-layer film can be selectively formed by the CVD method.
【００５９】ここで、この成膜方法の特徴を、以下に説
明する。タングステンをチタンシリサイド膜が無いシリ
コン面上に上記の方法で選択成長すると、ソースガスの
６弗化タングステンの分解によって生成したフッ素の作
用で、ウエハのシリコンが局部的に侵食されて、エンク
ローチメントやワームホールが発生する場合のあること
が知られている。また、このような侵食が発生しないよ
うな条件でシリコン上にタングステンを堆積した場合で
も、この堆積によりシリコンを一様に消費するため、タ
ングステン膜がシリコンに食い込んだ形で形成される。
水素還元法ではこの食い込みが大きく、一方、シラン還
元法はこの食い込みを改善したものであるが、シラン還
元法においても、シリコンの表面や不純物の種類と濃度
の違いがあると、食い込み量にばらつきが生じる。The characteristics of this film forming method will be described below. When tungsten is selectively grown on the silicon surface having no titanium silicide film by the above method, the silicon of the wafer is locally eroded by the action of the fluorine generated by the decomposition of the tungsten hexafluoride of the source gas, and the encroachment and It is known that wormholes can occur. Further, even if tungsten is deposited on silicon under such a condition that such erosion does not occur, the deposition consumes silicon uniformly, so that the tungsten film is formed so as to dig into the silicon.
This bite is large in the hydrogen reduction method, while the silane reduction method is an improvement in this bite.However, even in the silane reduction method, when there is a difference in the silicon surface and the type and concentration of impurities, the bite amount varies. Occurs.
【００６０】また、タングステン膜成長の潜伏期間がシ
リコンの組成などの違いによって大きくばらつくため、
成長するタングステンの膜厚が大きくばらつく。すなわ
ち、熱によるチタンシリサイド膜の選択ＣＶＤ法と同様
な欠点を持っている。この欠点は、微細で高密度な半導
体層値を製造する場合に致命的になる場合がある。Further, the latent period for growing the tungsten film greatly varies depending on the difference in the composition of silicon, etc.
The film thickness of the grown tungsten varies greatly. That is, it has the same drawbacks as the selective CVD method of the titanium silicide film by heat. This drawback can be fatal when producing fine and dense semiconductor layer values.
【００６１】ところが、シリコン面の上にチタンシリサ
イド層を設けると、タングステン膜の成長時にチタンシ
リサイド膜は侵食されないので、チタンシリサイド膜の
下のシリコンも侵食されない。これは、水素還元法でタ
ングステン膜を成膜しても同様であり、また、低温のプ
ラズマＣＶＤで形成した薄いチタンシリサイド層でも抜
群の効果がある。これらのチタンシリサイド膜やタング
ステン膜の形成時のシリコンの侵食量は、チタンシリサ
イド層のプラズマＣＶＤとタングステン層の熱ＣＶＤに
よって決定されるが、始めのチタンシリサイド層を薄く
成長させることにより、シリコン侵食量を少なくするこ
とができる。However, when the titanium silicide layer is provided on the silicon surface, the titanium silicide film is not eroded during the growth of the tungsten film, so that the silicon below the titanium silicide film is not eroded either. This is the same as when a tungsten film is formed by the hydrogen reduction method, and a thin titanium silicide layer formed by low temperature plasma CVD also has an outstanding effect. The amount of silicon erosion during the formation of these titanium silicide film and tungsten film is determined by plasma CVD of the titanium silicide layer and thermal CVD of the tungsten layer. The amount can be reduced.
【００６２】以上の効果が得られるタングステン膜の成
長条件としては、前述の２つの例に限るものではなく、
例えば、ウエハの加熱温度がそれぞれの条件の±５０〜
１００℃の範囲でも、タングステンの選択成長が可能で
ある。また、ガスの供給流量や圧力についても幅はあ
り、それぞれの条件が、タングステン膜が選択成長する
条件を満たす範囲なら、この効果が期待できる。The growth conditions of the tungsten film that can obtain the above effects are not limited to the above-mentioned two examples.
For example, the wafer heating temperature is within ± 50 of each condition.
Even in the range of 100 ° C., selective growth of tungsten is possible. The gas supply flow rate and pressure also have a range, and this effect can be expected as long as the conditions satisfy the conditions for selective growth of the tungsten film.
【００６３】（実施例１０）次に、実施例９で示した、
チタンシリサイドとタングステンの２層膜の選択成長を
用いて、半導体層値を製造する方法の一例を以下に示
す。この実施例１０は、ＭＯＳトランジスタのソース・
ドレイン層およびゲート電極の上にチタンシリサイド層
を選択成長させることにより、低い抵抗のオーミックコ
ンタクトホールを形成し、そのコンタクトホールをタン
グステンの選択成長膜により埋め込むものである。(Embodiment 10) Next, as shown in Embodiment 9,
An example of a method of manufacturing a semiconductor layer value by using selective growth of a two-layer film of titanium silicide and tungsten will be shown below. In the tenth embodiment, the source of the MOS transistor
By selectively growing a titanium silicide layer on the drain layer and the gate electrode, an ohmic contact hole with low resistance is formed, and the contact hole is filled with a selective growth film of tungsten.
【００６４】以下、この製造方法を図３を参照して説明
する。図３は、ＭＯＳトランジスタの製造工程中におけ
る断面構造を模式的に示す断面図である。まず、通常の
ＭＯＳトランジスタの製造方法により、ウエハ上に、図
３（ａ）に示すような構造を作成する。図３（ａ）にお
いて、３１は不純物の濃度が相対的に低い低濃度シリコ
ン層、３２は素子分離用酸化膜、３３は低濃度シリコン
３１と反対導電型の不純物濃度が相対的に高い高濃度シ
リコンからなるソース・ドレイン層、３４は不純物が高
濃度に添加されたポリシリコンからなるゲート電極、３
５は層間絶縁膜、３６は層間絶縁膜３５に開けられたコ
ンタクトホールである。This manufacturing method will be described below with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the cross-sectional structure during the manufacturing process of the MOS transistor. First, a structure as shown in FIG. 3A is formed on a wafer by a normal MOS transistor manufacturing method. In FIG. 3A, 31 is a low-concentration silicon layer having a relatively low impurity concentration, 32 is an element isolation oxide film, and 33 is a high-concentration impurity concentration of the conductivity type opposite to that of the low-concentration silicon 31. Source / drain layers made of silicon, 34 is a gate electrode made of polysilicon to which impurities are added at a high concentration, 3
Reference numeral 5 is an interlayer insulating film, and 36 is a contact hole formed in the interlayer insulating film 35.
【００６５】このウエハを、実施例１もしくは実施例２
に示したプラズマＣＶＤ装置の反応室６に装填し、第３
ないし第７の実施例で説明した方法により、図３（ｂ）
に示すように、ソース・ドレイン層３３およびゲート電
極３４の表面にチタンシリサイド膜３７を選択的に成長
させる。チタンシリサイド膜３７は、ソース・ドレイン
層３３とゲート電極３４の表面を一様に侵食する形で成
長する。したがって、ソース・ドレイン層３３とチタン
シリサイド膜３７との間で低いコンタクト抵抗を得るた
めには、ソース・ドレイン層３３の高濃度部にチタンシ
リサイド膜３７の下面が接するようにチタンシリサイド
膜３７を薄く成長させる。This wafer was processed into Example 1 or Example 2.
The reaction chamber 6 of the plasma CVD apparatus shown in FIG.
Through the method described in the seventh embodiment, FIG.
As shown in, a titanium silicide film 37 is selectively grown on the surfaces of the source / drain layer 33 and the gate electrode 34. The titanium silicide film 37 grows so as to uniformly erode the surfaces of the source / drain layer 33 and the gate electrode 34. Therefore, in order to obtain a low contact resistance between the source / drain layer 33 and the titanium silicide film 37, the titanium silicide film 37 is formed so that the lower surface of the titanium silicide film 37 is in contact with the high concentration portion of the source / drain layer 33. Grow thin.
【００６６】次に、実施例９で説明した方法により、図
３（ｃ）に示すように、タングステン膜３８をチタンシ
リサイド膜３７の上に選択成長させることにより、コン
タクトホール３６を金属（タングステン）で埋め込むこ
とができる。これ以降の工程は、通常用いられる工程に
より、この半導体装置を完成することができる。この実
施例１０に示した、プラズマＣＶＤ法を含む膜付け方法
を用いれば、結晶性，導電性，不純物濃度，表面清浄度
が異なるシリコンの表面に、ほぼ一様に膜を成長させる
ことができるので、不純物の濃度が異なるなど、種々の
シリコンが存在する半導体装置を製造するのに好都合で
ある。Next, as shown in FIG. 3C, the tungsten film 38 is selectively grown on the titanium silicide film 37 by the method described in the ninth embodiment, so that the contact hole 36 is made of metal (tungsten). Can be embedded with. The semiconductor device can be completed by the steps that are normally used in the subsequent steps. By using the film forming method including the plasma CVD method shown in the tenth embodiment, it is possible to almost uniformly grow a film on the surface of silicon having different crystallinity, conductivity, impurity concentration, and surface cleanliness. Therefore, it is convenient for manufacturing semiconductor devices in which various kinds of silicon exist such as different impurity concentrations.
【００６７】（実施例１１）次に、実施例９で示した方
法を用いて半導体装置を製造する、実施例１０とは異な
る、他の実施例を説明する。図４は、ＭＯＳトランジス
タの製造工程中の断面構造を模式的に示す断面図であ
る。まず、通常の半導体装置の製造方法により、ウエハ
上に図４（ａ）に示すような構造を作成する。図４
（ａ）において、４１は相対的に不純物濃度が低い低濃
度シリコン層、４２は素子分離用酸化膜、４３は低濃度
シリコン４１と反対導電型の不純物濃度が相対的に高い
高濃度シリコンからなるソース・ドレイン層、４４は不
純物が高濃度に添加されたポリシリコンからなるゲート
電極、４４はゲート電極４４の側壁の周りに形成された
絶縁膜である。(Embodiment 11) Next, another embodiment, which is different from the embodiment 10 in which a semiconductor device is manufactured by using the method shown in the embodiment 9, will be described. FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the cross-sectional structure during the manufacturing process of the MOS transistor. First, a structure as shown in FIG. 4A is formed on a wafer by a usual semiconductor device manufacturing method. Figure 4
In (a), 41 is a low-concentration silicon layer having a relatively low impurity concentration, 42 is an element isolation oxide film, and 43 is a high-concentration silicon having a conductivity type opposite to that of the low-concentration silicon 41 and a relatively high impurity concentration. Source / drain layers, 44 are gate electrodes made of polysilicon to which impurities are added at a high concentration, and 44 is an insulating film formed around the sidewalls of the gate electrodes 44.
【００６８】このウエハを実施例１または実施例２のプ
ラズマＣＶＤ装置の反応室６に装填し、実施例３ないし
実施例７の方法により、図４（ｂ）に示すように、ソー
ス・ドレイン層４３およびゲート電極４４の表面にチタ
ンシリサイド膜４７を選択成長させる。次に、図４
（ｃ）に示すようにタングステン膜４８をチタンシリサ
イド膜４７の上に選択成長させる。次に、図４（Ｄ）に
示すように、層間絶縁膜４９を堆積させる。このとき、
下地のシリコンとチタンシリサイド膜４７およびタング
ステン膜４８との反応を防ぐために、層間絶縁膜４９は
６００℃以下の温度で堆積させる。その後図４（ｅ）に
示すように、層間絶縁膜４９にコンタクトホール５０を
開口し、図４（ｆ）に示すようにコンタクトホール５０
を実施例１０と同様に、タングステン５１で埋め込む。This wafer was loaded into the reaction chamber 6 of the plasma CVD apparatus of Example 1 or Example 2 and the source / drain layer was formed by the method of Examples 3 to 7 as shown in FIG. 4 (b). A titanium silicide film 47 is selectively grown on the surfaces of the gate electrode 43 and the gate electrode 44. Next, FIG.
As shown in (c), the tungsten film 48 is selectively grown on the titanium silicide film 47. Next, as shown in FIG. 4D, an interlayer insulating film 49 is deposited. At this time,
In order to prevent the reaction of the underlying silicon with the titanium silicide film 47 and the tungsten film 48, the interlayer insulating film 49 is deposited at a temperature of 600 ° C. or lower. Thereafter, as shown in FIG. 4E, a contact hole 50 is opened in the interlayer insulating film 49, and as shown in FIG.
Is buried with tungsten 51 as in the tenth embodiment.
【００６９】この実施例１１による方法では、まず、チ
タンシリサイドとタングステンの２層膜の生成が選択的
に行なわれるので、ソース・ドレイン領域上の接触面に
おいて、生成する膜の端の部分でエンクローチメントな
どの侵食が生じないことや、チタンシリサイド膜を薄く
しても、タングステン膜を厚くすることによりシート抵
抗を低くできるなどの利点がある。In the method according to the eleventh embodiment, first, since the two-layer film of titanium silicide and tungsten is selectively formed, the encroachment is performed at the end portion of the film to be formed on the contact surface on the source / drain region. Advantages are that erosion such as chilling does not occur, and even if the titanium silicide film is thin, the tungsten film can be made thick to reduce the sheet resistance.
【００７０】また、層間絶縁膜４９をエッチングしてコ
ンタクトホール４６を開口するとき、下地のタングステ
ンがエッチングストッパー層となるので、オーバーエッ
チングによってチタンシリサイド膜がエッチングされて
しまうようなことはなく、弗酸を含む溶液に侵され易い
チタンシリサイド膜が、弗酸に侵され難いタングステン
膜で覆われているので、コンタクトホール開口後に、弗
酸を含む溶液により洗浄ができる。そして、コンタクト
ホール４６をタングステンの選択成長で埋め込むとき、
下地がタングステンなので、その上にはよりタングステ
ンが成長し易い。Further, when the interlayer insulating film 49 is etched to open the contact hole 46, since the underlying tungsten serves as an etching stopper layer, the titanium silicide film is not etched by overetching, and the fluorine film is not etched. Since the titanium silicide film which is easily attacked by the acid-containing solution is covered with the tungsten film which is not easily attacked by hydrofluoric acid, it can be cleaned with the solution containing hydrofluoric acid after opening the contact hole. Then, when the contact hole 46 is buried by selective growth of tungsten,
Since the base is tungsten, it is easier for tungsten to grow on it.
【００７１】[0071]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、原料ガスの低密度プラズマの補助によりＣＶＤを行
なうので、シリコンを含む基板上にシリコン面のみに成
膜するという選択性を損なうこと無く、また、プラズマ
による基板へのダメージがほとんど無い状態で原料ガス
の組成物からなる珪化物の成膜を均一に行なえると言う
効果がある。As described above, according to the present invention, since the CVD is performed with the aid of the low density plasma of the source gas, the selectivity of forming a film only on the silicon surface on the substrate containing silicon is impaired. In addition, there is an effect that a silicide film made of the composition of the raw material gas can be uniformly formed in a state where there is almost no damage to the substrate due to the plasma.
【図１】この発明の１実施例であるプラズマＣＶＤ装置
の構成を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a plasma CVD apparatus that is an embodiment of the present invention.
【図２】この発明の他の実施例を示すプラズマＣＶＤ装
置の構成を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing the configuration of a plasma CVD apparatus showing another embodiment of the present invention.
【図３】この発明の他の実施例の半導体装置の製造方法
を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing a semiconductor device of another embodiment of the present invention.
【図４】この発明の他の実施例の半導体装置の製造方法
を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing a semiconductor device of another embodiment of the present invention.
【図５】従来のプラズマＣＶＤ装置の１例の構成を示す
構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram showing a configuration of an example of a conventional plasma CVD apparatus.
１ プラズマ発生室 ２ 放電管 ３ 高周波コイル ４ ガス供給口 ５ アパーチャ板 ６ 反応室 ７ ウエハ ８ ヒータ ９ ソースガス供給口 １０ 排気口 1 Plasma Generation Chamber 2 Discharge Tube 3 High Frequency Coil 4 Gas Supply Port 5 Aperture Plate 6 Reaction Chamber 7 Wafer 8 Heater 9 Source Gas Supply Port 10 Exhaust Port
Claims (2)
スの低密度プラズマを発生させ、 前記基板上のシリコン面のみに選択的に前記高融点金属
の珪化物を形成することを特徴とするプラズマＣＶＤ
法。1. A substrate including a silicon surface is heated to generate a low-density plasma of a gas containing a source gas composed of a compound of a refractory metal and chlorine, and the high-temperature plasma is selectively applied only to the silicon surface on the substrate. Plasma CVD characterized by forming a silicide of a melting point metal
Law.
造する工程と、 請求項１記載のプラズマＣＶＤ法により前記基板のシリ
コン面のみに選択的に高融点金属の珪化物からなる膜を
成長させる工程とを用いることを特徴とする半導体装置
の製造方法。2. A step of manufacturing a substrate having a silicon surface and an insulating film, and by the plasma CVD method according to claim 1, a film made of a refractory metal silicide is selectively grown only on the silicon surface of the substrate. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26278492A JP3215898B2 (en) | 1992-04-28 | 1992-09-07 | Plasma CVD method and plasma CVD apparatus |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-134424 | 1992-04-28 | ||
| JP13442492 | 1992-04-28 | ||
| JP26278492A JP3215898B2 (en) | 1992-04-28 | 1992-09-07 | Plasma CVD method and plasma CVD apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0613332A true JPH0613332A (en) | 1994-01-21 |
| JP3215898B2 JP3215898B2 (en) | 2001-10-09 |
Family
ID=26468543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26278492A Expired - Lifetime JP3215898B2 (en) | 1992-04-28 | 1992-09-07 | Plasma CVD method and plasma CVD apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3215898B2 (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001122691A (en) * | 1999-09-09 | 2001-05-08 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for epitaxially depositing atom or molecule from reaction gas onto deposition surface of substrate |
| JP2003525519A (en) * | 2000-03-01 | 2003-08-26 | 東京エレクトロン株式会社 | Electrically controllable plasma uniformity in dense plasma sources |
| JP2004253797A (en) * | 2003-02-21 | 2004-09-09 | Hynix Semiconductor Inc | Semiconductor device having titanium silicide layer of epitaxial c49 phase and manufacturing method therefor |
| KR100856807B1 (en) * | 2000-12-15 | 2008-09-05 | 액셀리스 테크놀로지스, 인크. | Method and system for icosaborane implantation |
| JP2009525611A (en) * | 2006-02-03 | 2009-07-09 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Epitaxial deposition process and apparatus |
| JP2010251406A (en) * | 2009-04-13 | 2010-11-04 | Elpida Memory Inc | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| JP2012507865A (en) * | 2008-11-05 | 2012-03-29 | マイクロン テクノロジー， インク． | Method for forming a plurality of transistor gates and method for forming a plurality of transistor gates having at least two different work functions |
| KR101481776B1 (en) * | 2013-05-23 | 2015-01-13 | (주) 세츠 | Plasma processing apparatus |
-
1992
- 1992-09-07 JP JP26278492A patent/JP3215898B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001122691A (en) * | 1999-09-09 | 2001-05-08 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for epitaxially depositing atom or molecule from reaction gas onto deposition surface of substrate |
| JP2003525519A (en) * | 2000-03-01 | 2003-08-26 | 東京エレクトロン株式会社 | Electrically controllable plasma uniformity in dense plasma sources |
| KR100856807B1 (en) * | 2000-12-15 | 2008-09-05 | 액셀리스 테크놀로지스, 인크. | Method and system for icosaborane implantation |
| JP2004253797A (en) * | 2003-02-21 | 2004-09-09 | Hynix Semiconductor Inc | Semiconductor device having titanium silicide layer of epitaxial c49 phase and manufacturing method therefor |
| JP2009525611A (en) * | 2006-02-03 | 2009-07-09 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Epitaxial deposition process and apparatus |
| JP2013175745A (en) * | 2006-02-03 | 2013-09-05 | Applied Materials Inc | Epitaxial deposition process and apparatus |
| JP2012507865A (en) * | 2008-11-05 | 2012-03-29 | マイクロン テクノロジー， インク． | Method for forming a plurality of transistor gates and method for forming a plurality of transistor gates having at least two different work functions |
| JP2010251406A (en) * | 2009-04-13 | 2010-11-04 | Elpida Memory Inc | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| KR101481776B1 (en) * | 2013-05-23 | 2015-01-13 | (주) 세츠 | Plasma processing apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3215898B2 (en) | 2001-10-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2939500B2 (en) | Selective cvd method and cvd device | |
| KR920006261B1 (en) | Manufacturing method and its apparatus of semiconductor devices | |
| US6013575A (en) | Method of selectively depositing a metal film | |
| KR910001190B1 (en) | Method and apparatus for chemical vapor deposition | |
| US4517225A (en) | Method for manufacturing an electrical interconnection by selective tungsten deposition | |
| US4617087A (en) | Method for differential selective deposition of metal for fabricating metal contacts in integrated semiconductor circuits | |
| US5270263A (en) | Process for depositing aluminum nitride (AlN) using nitrogen plasma sputtering | |
| KR900006486B1 (en) | Semiconductor device having thin film layer and method of forming thin wiring layer | |
| US5876796A (en) | Process for selectively depositing a refractory metal silicide on silicon, and silicon wafer metallized using this process | |
| JP4018625B2 (en) | Multi-stage CVD method for thin film transistors | |
| EP0493002B1 (en) | Process for forming deposition film | |
| JP2002516487A (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| JPH1055981A (en) | Method for supplying si by preventing abnormal oxidization of wsix and forming homogeneous six when producing integrated circuit device | |
| JP3215898B2 (en) | Plasma CVD method and plasma CVD apparatus | |
| JP2000058650A (en) | Semiconductor device, and method and device for manufacturing the device | |
| JP4058669B2 (en) | Method for forming conductive silicide layer on silicon substrate and method for forming conductive silicide contact | |
| JP4319269B2 (en) | Thin film formation method by plasma CVD | |
| JP2000183152A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
| KR0172559B1 (en) | Method of fabricating semiconductor device | |
| JPH08213368A (en) | Etching method | |
| JPH0765179B2 (en) | Chemical vapor deposition method | |
| JPH09260366A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
| US6121120A (en) | Method for manufacturing semiconductor device capable of flattening surface of selectively-grown silicon layer | |
| JP3191477B2 (en) | Wiring structure and method of manufacturing the same | |
| TW406370B (en) | Process of PECVD tungsten and tungsten compound deposition |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070803 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080803 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080803 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090803 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090803 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100803 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100803 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110803 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120803 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130803 Year of fee payment: 12 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130803 Year of fee payment: 12 |