JPH01191778A - タングステン被着法 - Google Patents
タングステン被着法Info
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- JPH01191778A JPH01191778A JP63312162A JP31216288A JPH01191778A JP H01191778 A JPH01191778 A JP H01191778A JP 63312162 A JP63312162 A JP 63312162A JP 31216288 A JP31216288 A JP 31216288A JP H01191778 A JPH01191778 A JP H01191778A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/06—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material
- C23C16/08—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material from metal halides
- C23C16/14—Deposition of only one other metal element
Landscapes
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
本発明は化学蒸着法（ＣＶＤ）に関し、特に、誘電性ま
たは導電性材料上に非選択的にタングステンを被着する
方法に関する。
たは導電性材料上に非選択的にタングステンを被着する
方法に関する。
［従来の技術］
集積回路内の１個以上の装置を相互接続するのに用いる
金属層は通常、多結晶シリコン（以下「ポリ」という）
かまたはアルミニウムである。
金属層は通常、多結晶シリコン（以下「ポリ」という）
かまたはアルミニウムである。
しかし、タングステンはこれらの材料に対するすぐれた
代替物であるか、またはこれらの材料とともに用いるこ
とができる。タングステンはポリより抵抗率が低く、ま
たアルミニウムより電気移動（０１ｅｃｔｒＯ１１ｇｒ
ａｔｉｏｎ）に対してより耐性がある。
代替物であるか、またはこれらの材料とともに用いるこ
とができる。タングステンはポリより抵抗率が低く、ま
たアルミニウムより電気移動（０１ｅｃｔｒＯ１１ｇｒ
ａｔｉｏｎ）に対してより耐性がある。
タングステンは、とくに絶縁性材料上に接着性のある層
を得るのが困難なため他の２つの材料はど用いられてこ
なかった。
を得るのが困難なため他の２つの材料はど用いられてこ
なかった。
タングステンを被着するいくつかの方法の中で、ＣＶＤ
はより適合性ある投技ｍ （ｓｔｅｐ ｃｏｖｅｒａｇ
ｅ）を与えるからスパッタリングより望ましい。問題は
、被着が選択的であること、すなわち、被着は金属すな
わち導電性の表面では起るが２酸化シリコンのような誘
電性表面上では起らないということである。タングステ
ンを誘電体表面上に被着するためには、スパッタリング
によって形成されるチタン、タングステンまたはチタン
−タングステン、またはＣＶＤによって形成される珪化
タングステンのよづな接着層を用いる必要がある。さら
に、３フッ化窒素を用いるプラズマエッチが接着層を接
着する前に表面をざらざらにするために用いられる。さ
らに、タングステンのＣＶＤ被着はシランを用いるので
、シリコンがタングステン層に含まれ、その抵抗率が増
大する。たとえば、１２マイクロ・オーム・センチメー
トルが普通である。
はより適合性ある投技ｍ （ｓｔｅｐ ｃｏｖｅｒａｇ
ｅ）を与えるからスパッタリングより望ましい。問題は
、被着が選択的であること、すなわち、被着は金属すな
わち導電性の表面では起るが２酸化シリコンのような誘
電性表面上では起らないということである。タングステ
ンを誘電体表面上に被着するためには、スパッタリング
によって形成されるチタン、タングステンまたはチタン
−タングステン、またはＣＶＤによって形成される珪化
タングステンのよづな接着層を用いる必要がある。さら
に、３フッ化窒素を用いるプラズマエッチが接着層を接
着する前に表面をざらざらにするために用いられる。さ
らに、タングステンのＣＶＤ被着はシランを用いるので
、シリコンがタングステン層に含まれ、その抵抗率が増
大する。たとえば、１２マイクロ・オーム・センチメー
トルが普通である。
（発明の概要］
従って、本発明の目的は、誘電体材料上に直接に接着性
のあるタングステン層を提供することである。
のあるタングステン層を提供することである。
本発明の他の目的は、低抵抗率のブランケットタングス
テン層を提供することである。
テン層を提供することである。
前述の目的は、アルゴンプラズマ前処理、それに続く水
素と６フッ化タングステンの混合物からのタングステン
の低電力プラズマ被着、それに続くタングステンの熱被
着の組合せによって誘電性材料の上でも厚い接着性のあ
る低抵抗率のタングステン層が生じることが判明した本
発明によって達成される。
素と６フッ化タングステンの混合物からのタングステン
の低電力プラズマ被着、それに続くタングステンの熱被
着の組合せによって誘電性材料の上でも厚い接着性のあ
る低抵抗率のタングステン層が生じることが判明した本
発明によって達成される。
［実施例］
第１図は従来技術によって処理されたウェー７１の一部
の断面を示す。特に、基板１１上には複数個の酸化物領
域１２が形成されている。たとえばウェーハ上の拡散領
域間にコンタクトを与えるためにタングステン層１４を
接着することが望まれる。従来技術では、タングステン
のブランケット被着の前にウェーハ上に非常に薄い金属
膜を接着しなければならなかった。この金属薄膜はタン
グステン層１４をウェーハに接着する接着層として働く
。接着層１３として第１図に示されたこの余分の層はス
パッタまたは蒸着されたタングステン、チタン−タング
ステンまたはチタンである。あるいは、接着層１３は珪
化タングステンのＣＶＤ層でもよい。これらの代替物は
すべて付加的な処理工程が必要で、ウェーへ当りの良好
ダイの収率を減少させることになる。また、接着層１３
を使用してもタングステン層１４がどんな条件下でも接
着するということにはならない。また、金属によっては
拡散領域上に接触抵抗が加わるかもしれない。また、層
１３．１４両方ともパターン形成しなければならず、ま
た選択された特定のエッチ混合ガスに同等に応答しない
かもしれないので、特別の処理工程が加イつり、タング
ステン層のパターン形成が複雑になる。
の断面を示す。特に、基板１１上には複数個の酸化物領
域１２が形成されている。たとえばウェーハ上の拡散領
域間にコンタクトを与えるためにタングステン層１４を
接着することが望まれる。従来技術では、タングステン
のブランケット被着の前にウェーハ上に非常に薄い金属
膜を接着しなければならなかった。この金属薄膜はタン
グステン層１４をウェーハに接着する接着層として働く
。接着層１３として第１図に示されたこの余分の層はス
パッタまたは蒸着されたタングステン、チタン−タング
ステンまたはチタンである。あるいは、接着層１３は珪
化タングステンのＣＶＤ層でもよい。これらの代替物は
すべて付加的な処理工程が必要で、ウェーへ当りの良好
ダイの収率を減少させることになる。また、接着層１３
を使用してもタングステン層１４がどんな条件下でも接
着するということにはならない。また、金属によっては
拡散領域上に接触抵抗が加わるかもしれない。また、層
１３．１４両方ともパターン形成しなければならず、ま
た選択された特定のエッチ混合ガスに同等に応答しない
かもしれないので、特別の処理工程が加イつり、タング
ステン層のパターン形成が複雑になる。
本発明においては、第２図に示されるように、ウェーハ
は、絶縁体の表面に作用してタングステンの接着を促進
するアルゴンプラズマ１５を受ける。アルゴンは酸化物
１２と相互作用して表面に懸垂ボンド（ｄａｎｇｌｉｎ
ｇ ｂｏｎｄｓ）が形成されると思われる。これらのボ
ンドは後で被着タングステンで充填される。
は、絶縁体の表面に作用してタングステンの接着を促進
するアルゴンプラズマ１５を受ける。アルゴンは酸化物
１２と相互作用して表面に懸垂ボンド（ｄａｎｇｌｉｎ
ｇ ｂｏｎｄｓ）が形成されると思われる。これらのボ
ンドは後で被着タングステンで充填される。
第３図に示されるように、本発明による方法の次の工程
はアルゴン流を止め、水素および６フッ化タングステン
の流れを開始することである。プラズマグロー放電１６
が６フッ化タングステン中に生じ、ウェーハ表面の種々
の位置に接着する。
はアルゴン流を止め、水素および６フッ化タングステン
の流れを開始することである。プラズマグロー放電１６
が６フッ化タングステン中に生じ、ウェーハ表面の種々
の位置に接着する。
これらの位置は核形成位置（ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ ｃ
ｉｔｅｓ）２１〜２４で、ウェーハ表面にわたり均一に
生じる。すなわち、接着はプラズマのために非選択的で
ある。核形成およびプラズマがなければ、被着は選択的
になり、絶縁体上では起こらない。
ｉｔｅｓ）２１〜２４で、ウェーハ表面にわたり均一に
生じる。すなわち、接着はプラズマのために非選択的で
ある。核形成およびプラズマがなければ、被着は選択的
になり、絶縁体上では起こらない。
本発明により、アルゴンおよび水素／６フッ化タングス
テンに対して用いられるプラズマは２５Ｗ程度の低電力
プラズマである。水素／６フッ化タングステン中のグロ
ー放電は短時間、たとえば６０秒、後に止められる。被
着を起こさせるために、ウェーハは約４００℃のしきい
値温度以上に加熱される。本発明の実施に際しては、６
フッ化タングステンガス中のプラズマ放電の間に約６０
０℃の温度にウェーハを加熱することが適当であること
が判った。
テンに対して用いられるプラズマは２５Ｗ程度の低電力
プラズマである。水素／６フッ化タングステン中のグロ
ー放電は短時間、たとえば６０秒、後に止められる。被
着を起こさせるために、ウェーハは約４００℃のしきい
値温度以上に加熱される。本発明の実施に際しては、６
フッ化タングステンガス中のプラズマ放電の間に約６０
０℃の温度にウェーハを加熱することが適当であること
が判った。
第４図に示されるように、プラズマは次に停止される。
ウェーハは６００℃の温度に維持されるので、ガスの熱
分解のために被着が進行する。
分解のために被着が進行する。
第２図〜第４図をいっしょに考慮すると判るように、本
発明は、工程間にウェー７１を取扱うことなしに単一チ
ェンバ内で処理が行なわれる点において従来技術と明確
に異なっている。また、ガスは変更され、プラズマは被
着サイクルの完了の前に停止される。本発明の１実施例
においては、被着は６分間続き、１分間約１３８ナノメ
ータの被着率で約９６３ナノメータ厚のタングステン層
が形成される。
発明は、工程間にウェー７１を取扱うことなしに単一チ
ェンバ内で処理が行なわれる点において従来技術と明確
に異なっている。また、ガスは変更され、プラズマは被
着サイクルの完了の前に停止される。本発明の１実施例
においては、被着は６分間続き、１分間約１３８ナノメ
ータの被着率で約９６３ナノメータ厚のタングステン層
が形成される。
本発明の他の実施例では、第２図に示された構造を有す
る４インチ（約１０ｃｍ）のウエーノ＼が周波数１３．
５６ＭＨｚの２５ワツト電力、１２０ミリトールの圧力
、４０ ３ＣＣＭの流れ、６００℃のウェーハ温度のア
ルゴンプラズマを約６０秒受けた。ウェーハは次に水素
／６フッ化タングステン中で約１２０ミリトールの圧力
でプラズマグロー放電を受ける。他のパラメータは同じ
値にしておく。水素の流れは４０ ＳＣＣＭで、６フ
ッ化タングステンの流れは４ ＳＣＣＭである。プラ
ズマは次に停止される。３ミクロン厚のタングステン層
が１６０ナノメ一タ／分の速度で成長するが、タングス
テン層ははがれなかった。
る４インチ（約１０ｃｍ）のウエーノ＼が周波数１３．
５６ＭＨｚの２５ワツト電力、１２０ミリトールの圧力
、４０ ３ＣＣＭの流れ、６００℃のウェーハ温度のア
ルゴンプラズマを約６０秒受けた。ウェーハは次に水素
／６フッ化タングステン中で約１２０ミリトールの圧力
でプラズマグロー放電を受ける。他のパラメータは同じ
値にしておく。水素の流れは４０ ＳＣＣＭで、６フ
ッ化タングステンの流れは４ ＳＣＣＭである。プラ
ズマは次に停止される。３ミクロン厚のタングステン層
が１６０ナノメ一タ／分の速度で成長するが、タングス
テン層ははがれなかった。
第５図は本発明を実施するのに適した装置を示し、そこ
では、プラズマ室３０が石英窓３２の上部に保持された
ウェーハ３１を含んでいる。つ工−ハ３１は、該ウェー
ハ３１に対して窓３２の反対側に配置されたランプ３６
〜３８によって所望の温度に加熱される。ガスは開口３
３によって室３０に供給され、ボート３４および３５の
ような適当なボートによって排出される。プラズマは室
３０内または離れた場所で形成することができ、室３０
内のウェーハ３１の付近に向かって流すことができる。
では、プラズマ室３０が石英窓３２の上部に保持された
ウェーハ３１を含んでいる。つ工−ハ３１は、該ウェー
ハ３１に対して窓３２の反対側に配置されたランプ３６
〜３８によって所望の温度に加熱される。ガスは開口３
３によって室３０に供給され、ボート３４および３５の
ような適当なボートによって排出される。プラズマは室
３０内または離れた場所で形成することができ、室３０
内のウェーハ３１の付近に向かって流すことができる。
こうして、本発明によってタングステン層のブランケッ
ト被着用の非常に改良された方法が提供される。接着層
は必要なく、３フッ化窒素ガスも必要ない。また、純粋
なタングステンがシリコン源を用いなくとも成長される
。また、ウェーハを移動したり、そのウェーハを処理工
程の間に有害な環境に露出しなくても工程全体が単一の
室内でなしうる。
ト被着用の非常に改良された方法が提供される。接着層
は必要なく、３フッ化窒素ガスも必要ない。また、純粋
なタングステンがシリコン源を用いなくとも成長される
。また、ウェーハを移動したり、そのウェーハを処理工
程の間に有害な環境に露出しなくても工程全体が単一の
室内でなしうる。
以上、本発明を説明したが、本発明の範囲内で種々の修
正が可能であることは当業者に明らかであろう。たとえ
ば、アルゴンの代りに、エツチングすることなくまたは
露出シリコン領域の電気特性を変更することなく懸垂ボ
ンドを形成できる窒素その他のガスを用いることもでき
る。ガス流およびＲＦ電力は他の材料に合うように変更
できる。
正が可能であることは当業者に明らかであろう。たとえ
ば、アルゴンの代りに、エツチングすることなくまたは
露出シリコン領域の電気特性を変更することなく懸垂ボ
ンドを形成できる窒素その他のガスを用いることもでき
る。ガス流およびＲＦ電力は他の材料に合うように変更
できる。
たとえば、４０〜３００ ＳＣＣＭのアルゴン流が効
果的であることが判っている。他のガスの範囲は窒素に
対しては４０〜５００ ＳＣＣＭで、６フッ化タング
ステンに対しては４〜２０ ＳＣＣＭである。ＲＦ電
力は２５〜２５０ワツトで変更できるが、低い方が望ま
しい。室の圧力は１００〜５００ミリトールが望ましい
。
果的であることが判っている。他のガスの範囲は窒素に
対しては４０〜５００ ＳＣＣＭで、６フッ化タング
ステンに対しては４〜２０ ＳＣＣＭである。ＲＦ電
力は２５〜２５０ワツトで変更できるが、低い方が望ま
しい。室の圧力は１００〜５００ミリトールが望ましい
。
第１図は、従来の方法によって形成されたタングステン
層を示す断面図、 第２図から第４図までは、本発明による方法を示す断面
図、そして 第５図は、本発明を実施するのに有用な装置を示す断面
図である。 １１・・・基板、 １２・・・酸化物領域、１５・・・
アルゴンプラズマ、 １６・・・ＷＦ８＋Ｈ２プラズマ放電、２１〜２４・・
・核形成位置、 ２５・・・タングステン層、 ３０・・・プラズマ室、
３１・・・ウェーハ、 ３２・・・窓、３３・・・リフ
トピン、 ３４・・・開口、３５・・・ボート、 ３
６〜３７・・・ランプ。 特許出願人 スペクトラム・ジ−ブイデイ−〕イインコ
ーホレーテッ ド理人弁理士 池内義明
層を示す断面図、 第２図から第４図までは、本発明による方法を示す断面
図、そして 第５図は、本発明を実施するのに有用な装置を示す断面
図である。 １１・・・基板、 １２・・・酸化物領域、１５・・・
アルゴンプラズマ、 １６・・・ＷＦ８＋Ｈ２プラズマ放電、２１〜２４・・
・核形成位置、 ２５・・・タングステン層、 ３０・・・プラズマ室、
３１・・・ウェーハ、 ３２・・・窓、３３・・・リフ
トピン、 ３４・・・開口、３５・・・ボート、 ３
６〜３７・・・ランプ。 特許出願人 スペクトラム・ジ−ブイデイ−〕イインコ
ーホレーテッ ド理人弁理士 池内義明
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、表面上に接着性タングステンを被着する方法であっ
て、 前記表面を不活性ガス中でプラズマグロー放電に露出す
る工程、 該表面を６フッ化タングステンと水素を含む混合ガス中
でプラズマグロー放電に露出する工程、および 該表面を前記混合ガスに露出し続けている間に前記プラ
ズマグロー放電を停止する工程、を含む前記方法。 ２、前記表面を所定の温度に加熱する工程をさらに含む
特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３、前記不活性ガスはアルゴンである特許請求の範囲第
２項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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ID=22455380
Family Applications (1)
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Also Published As
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