JPH03191064A - 高融点金属膜の形成方法 - Google Patents
高融点金属膜の形成方法Info
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- JPH03191064A JPH03191064A JP33203489A JP33203489A JPH03191064A JP H03191064 A JPH03191064 A JP H03191064A JP 33203489 A JP33203489 A JP 33203489A JP 33203489 A JP33203489 A JP 33203489A JP H03191064 A JPH03191064 A JP H03191064A
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Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は高融点金属膜の形成方法に関し、特に、半導体
装置の配線形成工程における高融点金属膜の形成方法に
関する。
装置の配線形成工程における高融点金属膜の形成方法に
関する。
従来、高融点金属のハロゲン化物を原料にした金属膜の
気相成長方法は、該ハロゲン化物を水素あるいはモノシ
ラン等で還元する方法が一般的であった。
気相成長方法は、該ハロゲン化物を水素あるいはモノシ
ラン等で還元する方法が一般的であった。
従来法は、例えば、コンタクトホール内部のみに選択的
に金属膜を形成する場合には、高い選択性が確保できる
優れた方法であった。しかしこの方法で、アスペクト比
が１を越えるコンタクトホールが形成された基板全面に
成膜を行なおうとすると、段差被覆性が悪く実用に供す
ることはできなかっな。
に金属膜を形成する場合には、高い選択性が確保できる
優れた方法であった。しかしこの方法で、アスペクト比
が１を越えるコンタクトホールが形成された基板全面に
成膜を行なおうとすると、段差被覆性が悪く実用に供す
ることはできなかっな。
従来の気相成長方法には、原料ガス（ｌＩＩＦ６等）を
水素で還元する方法とシランで還元する方法が用いられ
ていたが、水素還元法では、第３図に示すように、Ｗ膜
２０６中の金属粒径が大きく、Ｗ膜２０６表面の凹凸が
大きいため、コンタクトホール２０５内部が完全に埋り
切らないうちに開口部が寒がってしまうことが多い。
水素で還元する方法とシランで還元する方法が用いられ
ていたが、水素還元法では、第３図に示すように、Ｗ膜
２０６中の金属粒径が大きく、Ｗ膜２０６表面の凹凸が
大きいため、コンタクトホール２０５内部が完全に埋り
切らないうちに開口部が寒がってしまうことが多い。
また、モノシランを用いた還元法では、第４図に示すよ
うに、成膜過程がガスの供給律則で支配されており、コ
ンタクトホール２０５の開口部に近いはど成膜速度が大
きくなるため、この場合もコンタクトホール２０５が埋
り切らないうちに開口部が塞がってしまう。
うに、成膜過程がガスの供給律則で支配されており、コ
ンタクトホール２０５の開口部に近いはど成膜速度が大
きくなるため、この場合もコンタクトホール２０５が埋
り切らないうちに開口部が塞がってしまう。
このような状態、すなわちコンタクトホール２０５内部
に［すＪが入った状態では、デバイスの信頼性を確保す
ることができないという欠点がある。
に［すＪが入った状態では、デバイスの信頼性を確保す
ることができないという欠点がある。
本発明の目的は、コンタクトホール内部に［すが入らず
、デバイスの信頼性を確保することができる高融点金属
膜の形成方法を提供することにある。
、デバイスの信頼性を確保することができる高融点金属
膜の形成方法を提供することにある。
本発明は、高融点金属のハロゲン化物を原料ガスに用い
る高融点金属膜の形成方法において、前記原料ガスを、
少くとも１個の水素原子を構成原子とするフルオロ系シ
ランで還元する。
る高融点金属膜の形成方法において、前記原料ガスを、
少くとも１個の水素原子を構成原子とするフルオロ系シ
ランで還元する。
次に、Ｗ膜の形成を例に本発明の実施例の気相成長過程
を説明する。原料ガスにはＷＦ６を用いた場合、反応は
次式によって進行すると考えられる。
を説明する。原料ガスにはＷＦ６を用いた場合、反応は
次式によって進行すると考えられる。
ＷＦ６ ＋ ３ＳｉＨＦ３ → Ｗ＋３３ｉＦ４
＋３８Ｆ （１）ＷＦ６ ＋ ２ＳｉＨ２
Ｆ２ → Ｗ＋２ＳｉＦ４＋ ２ＨＦ （２
＞ＷＦ６ ＋ ＳｉＨ３Ｆ → Ｗ＋ＳｉＦ４＋
３８Ｆ （３）第１図は本発明の実施例
に用いな（１）〜（３）式及び従来の還元法の反応温度
における自由エネルギの変化を示す特性図である。
＋３８Ｆ （１）ＷＦ６ ＋ ２ＳｉＨ２
Ｆ２ → Ｗ＋２ＳｉＦ４＋ ２ＨＦ （２
＞ＷＦ６ ＋ ＳｉＨ３Ｆ → Ｗ＋ＳｉＦ４＋
３８Ｆ （３）第１図は本発明の実施例
に用いな（１）〜（３）式及び従来の還元法の反応温度
における自由エネルギの変化を示す特性図である。
それぞれの反応における自由エネルギ変化は、第１図に
示すように、本実施例の方法は、従来のモノシランを用
いた反応と、水素還元法の中間に位置することが分る。
示すように、本実施例の方法は、従来のモノシランを用
いた反応と、水素還元法の中間に位置することが分る。
すなわち、反応温度を適当にえらぶことにより、モノシ
ランの還元反応よりも反応律速により成膜を容易に実現
できる。この点が段差被覆性の良い膜形成を行なうのに
極めて重要な点である。
ランの還元反応よりも反応律速により成膜を容易に実現
できる。この点が段差被覆性の良い膜形成を行なうのに
極めて重要な点である。
本反応に近い反応として、第１図にジクロルシランを用
いた還元法（４式）を示しである。しかし、ジクロルシ
ランは腐食性をもっており、Ｃ１によるプロセス上の悪
影響が懸念される。一方、本実施例の方法は、腐食性の
あるガスは用いていない。したがって、例えば、アルミ
ニウム配線上のスルーホール埋め込みに適用した場合に
も、アルミニウムに対するＣｊの影響を心配する必要は
ない。
いた還元法（４式）を示しである。しかし、ジクロルシ
ランは腐食性をもっており、Ｃ１によるプロセス上の悪
影響が懸念される。一方、本実施例の方法は、腐食性の
あるガスは用いていない。したがって、例えば、アルミ
ニウム配線上のスルーホール埋め込みに適用した場合に
も、アルミニウムに対するＣｊの影響を心配する必要は
ない。
ＷＦ６ ＋３／２Ｈ２ｅｊ２→Ｗ ＋３／２ＳｉＦ４
＋３Ｈｃｊ （４）第２図は第１の実施例の効
果を確かめるために用いたウェハの構造断面図である。
＋３Ｈｃｊ （４）第２図は第１の実施例の効
果を確かめるために用いたウェハの構造断面図である。
第１の実施例では、ＳｉＨＦ３を用いた上記第１式の反
応を用いて成膜を行なった。
応を用いて成膜を行なった。
ウェハ温度４００℃、ＳｉＨＦ３流量２０ｓｃｃｍＷＦ
６流量１．０ｓｅｃｍ、全圧０．５Ｔｏｒｒにて第２図
に示す構造上に約４０００Ａの膜厚で全面成膜を行なっ
た６段差被覆性は、従来法の高々０．３程度に対し、０
．５以上が得られた。また、膜中のタングステン粒径も
従来の水素還元法による膜よりも小さくなり、膜表面が
平坦になったため、「す」の発生無くアスペクト比１，
３のコンタクトホール２０５を完全に埋め込むことがで
きた。水素還元法に比較して膜表面が平坦になった理由
は、還元ガス中に含まれるＳｉによって、形成途中のＷ
膜表面における各形成点が多数形成されるためと推定さ
れる。
６流量１．０ｓｅｃｍ、全圧０．５Ｔｏｒｒにて第２図
に示す構造上に約４０００Ａの膜厚で全面成膜を行なっ
た６段差被覆性は、従来法の高々０．３程度に対し、０
．５以上が得られた。また、膜中のタングステン粒径も
従来の水素還元法による膜よりも小さくなり、膜表面が
平坦になったため、「す」の発生無くアスペクト比１，
３のコンタクトホール２０５を完全に埋め込むことがで
きた。水素還元法に比較して膜表面が平坦になった理由
は、還元ガス中に含まれるＳｉによって、形成途中のＷ
膜表面における各形成点が多数形成されるためと推定さ
れる。
第２の実施例では、上記第３式の反応を用いた。反応条
件は、ウェハ温度３５０℃、ＳｉＨ３Ｆ流量１０１０５
ｅ、 ＷＦ６流量１０１０５ｃ、全圧０．３Ｔｏｒｒで
ある。
件は、ウェハ温度３５０℃、ＳｉＨ３Ｆ流量１０１０５
ｅ、 ＷＦ６流量１０１０５ｃ、全圧０．３Ｔｏｒｒで
ある。
本実施例によっても第１の実施例と同等の結果が得られ
た。
た。
以上説明したように、本発明によれば、従来の水素還元
法あるいはシラン還元法による成膜法に比較して、全面
成膜における段差被覆性が大きく改善される結果、全面
成膜法による高アスペクト比のコンタクトあるいはスル
ーホール埋め込みが可能になる。本実施例によってコン
タクトホールあるいはスルーホールを埋め込んだ後、エ
ッチバックにより、ホール内にのみ金属膜を残せば、従
来の選択ＣＶＤ法では不可能であった、深さの異なる複
数のコンタクトホールのすべてを開口部まで均一に埋め
込むことが可能になる。
法あるいはシラン還元法による成膜法に比較して、全面
成膜における段差被覆性が大きく改善される結果、全面
成膜法による高アスペクト比のコンタクトあるいはスル
ーホール埋め込みが可能になる。本実施例によってコン
タクトホールあるいはスルーホールを埋め込んだ後、エ
ッチバックにより、ホール内にのみ金属膜を残せば、従
来の選択ＣＶＤ法では不可能であった、深さの異なる複
数のコンタクトホールのすべてを開口部まで均一に埋め
込むことが可能になる。
第１図は本発明に用いた（１）〜（３）式及び従来の還
元法の反応温度における自由エネルギの変化を示す特性
図、第２図は第１の実施例の効果を確かめるために用い
なウェハの構造断面図、第３図及び第４図はそれぞれ従
来の水素還元法、あるいはシラン還元法で全面成膜を行
なった場合の問題点を示す断面図である。 ２０１・・・Ｓｉ基板、２０２・・・拡散層、２０３・
・・層間膜、２０４・・・ＴｉＷ膜、２０５・・・コン
タクトホール、２０６・・・Ｗ膜。
元法の反応温度における自由エネルギの変化を示す特性
図、第２図は第１の実施例の効果を確かめるために用い
なウェハの構造断面図、第３図及び第４図はそれぞれ従
来の水素還元法、あるいはシラン還元法で全面成膜を行
なった場合の問題点を示す断面図である。 ２０１・・・Ｓｉ基板、２０２・・・拡散層、２０３・
・・層間膜、２０４・・・ＴｉＷ膜、２０５・・・コン
タクトホール、２０６・・・Ｗ膜。
Claims (2)
- （１）高融点金属のハロゲン化物を原料ガスに用いる高
融点金属膜の形成方法において、前記原料ガスを、少く
とも１個の水素原子を構成原子とするフルオロ系シラン
で還元することを特徴とする高融点金属膜の形成方法。 - （２）請求項１記載の少くとも１個の水素原子を構成原
子とするフルオロ系シランが一フッ化シランと二フッ化
シランと三フッ化シランとのうちのいずれか一種である
ことを特徴とする高融点金属膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33203489A JPH03191064A (ja) | 1989-12-20 | 1989-12-20 | 高融点金属膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33203489A JPH03191064A (ja) | 1989-12-20 | 1989-12-20 | 高融点金属膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03191064A true JPH03191064A (ja) | 1991-08-21 |
Family
ID=18250398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33203489A Pending JPH03191064A (ja) | 1989-12-20 | 1989-12-20 | 高融点金属膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03191064A (ja) |
-
1989
- 1989-12-20 JP JP33203489A patent/JPH03191064A/ja active Pending
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