JPH05226282A - タングステン膜の形成方法 - Google Patents
タングステン膜の形成方法Info
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- JPH05226282A JPH05226282A JP2557292A JP2557292A JPH05226282A JP H05226282 A JPH05226282 A JP H05226282A JP 2557292 A JP2557292 A JP 2557292A JP 2557292 A JP2557292 A JP 2557292A JP H05226282 A JPH05226282 A JP H05226282A
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- tungsten
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- tungsten film
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Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 微細孔をタングステン膜で段差被覆性良く平
滑に埋め込む。 【構成】 ＷＦ6 をＮＨ3 ガスで基板上で還元すること
により、微細孔１０１内に被着されたＴｉＮ下地接着膜
１０２上にタングステン膜１０３を化学気相成長する。
タングステン膜成長面に微量の窒化タングステンが形成
され、これがタングステン膜成長面の触媒活性を適当に
低下させ結晶粒成長が均一化し、膜表面が平滑になる。
またタングステン粒界にとりこまれる窒化タングステン
膜自身のバリヤ性が向上するので下地Ｓｉを浸食しな
い。また表面反応律速であるので段差被覆性もよい。
滑に埋め込む。 【構成】 ＷＦ6 をＮＨ3 ガスで基板上で還元すること
により、微細孔１０１内に被着されたＴｉＮ下地接着膜
１０２上にタングステン膜１０３を化学気相成長する。
タングステン膜成長面に微量の窒化タングステンが形成
され、これがタングステン膜成長面の触媒活性を適当に
低下させ結晶粒成長が均一化し、膜表面が平滑になる。
またタングステン粒界にとりこまれる窒化タングステン
膜自身のバリヤ性が向上するので下地Ｓｉを浸食しな
い。また表面反応律速であるので段差被覆性もよい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コンタクト孔、微細溝
等の段差が形成された基板上に化学的気相成長法でタン
グステン膜を形成する方法に関する。
等の段差が形成された基板上に化学的気相成長法でタン
グステン膜を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の化学気相成長法によるタングステ
ン薄膜の形成方法は、ＷＦ6 ガスをＨ2 あるいはＳｉＨ
4 ガスで還元する方法が一般的であった。これらの方法
には、基板のある特定の領域上（例えばＳｉや、シリサ
イドが露出している領域上）のみに選択的に成膜を行な
う方法（選択成膜）と、あらかじめ基板上全面に、基板
との接着層となる導電膜（例えばＴｉＮ膜等）を形成
し、その上にタングステン膜を全面成膜する方法があ
る。現状では、これらのうち、複数種類の深さをもつ微
細孔を同時に埋め込むことができる利点から、全面成膜
法が主流となっている。本発明も主に全面成膜法に適用
する方法である。
ン薄膜の形成方法は、ＷＦ6 ガスをＨ2 あるいはＳｉＨ
4 ガスで還元する方法が一般的であった。これらの方法
には、基板のある特定の領域上（例えばＳｉや、シリサ
イドが露出している領域上）のみに選択的に成膜を行な
う方法（選択成膜）と、あらかじめ基板上全面に、基板
との接着層となる導電膜（例えばＴｉＮ膜等）を形成
し、その上にタングステン膜を全面成膜する方法があ
る。現状では、これらのうち、複数種類の深さをもつ微
細孔を同時に埋め込むことができる利点から、全面成膜
法が主流となっている。本発明も主に全面成膜法に適用
する方法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の方法によると、
以下に述べるような問題があった。 （１）ＷＦ6 をＨ2 で還元する方法 この方法で堆積したＷ膜は、結晶粒が粗い。この結果、
タングステン膜中をＷＦ6 ガスが透過しやすい。従って
下地接着層の厚さが充分でないと、この接着層を介して
下地ＳｉとＷＦ6 ガスとの反応が生じ、下地Ｓｉが浸食
されてしまう。一方、段差被覆性は比較的良好であるが
結晶粒が粗く、微細孔の埋め込み途中に、ある一定の確
率で巨大結晶粒が開口部を塞ぎ、それ以後の埋め込みが
不可能になることがある。 （２）ＷＦ6 をＳｉＨ4 で還元する方法 この方法によれば、Ｈ2 還元法に比較して小さな結晶粒
をもつ平滑な膜が得られる。しかし成膜反応が供給律速
であるため、段差被覆性が極めて悪く、全面成膜法によ
る微細孔の埋め込みには適していない。
以下に述べるような問題があった。 （１）ＷＦ6 をＨ2 で還元する方法 この方法で堆積したＷ膜は、結晶粒が粗い。この結果、
タングステン膜中をＷＦ6 ガスが透過しやすい。従って
下地接着層の厚さが充分でないと、この接着層を介して
下地ＳｉとＷＦ6 ガスとの反応が生じ、下地Ｓｉが浸食
されてしまう。一方、段差被覆性は比較的良好であるが
結晶粒が粗く、微細孔の埋め込み途中に、ある一定の確
率で巨大結晶粒が開口部を塞ぎ、それ以後の埋め込みが
不可能になることがある。 （２）ＷＦ6 をＳｉＨ4 で還元する方法 この方法によれば、Ｈ2 還元法に比較して小さな結晶粒
をもつ平滑な膜が得られる。しかし成膜反応が供給律速
であるため、段差被覆性が極めて悪く、全面成膜法によ
る微細孔の埋め込みには適していない。
【０００４】本発明の目的はタングステン膜を段差被覆
性良くしかも平滑に形成する方法を提供することであ
る。
性良くしかも平滑に形成する方法を提供することであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の微細孔埋め込み
方法では、ＮＨ3 をその一成分として含むガスによって
ＷＦ6 を還元することにより、基板上にタングステン薄
膜を化学気相成長する。この方法により、Ｈ2 還元全面
成膜法の特徴である良好な段差被覆性とＳｉＨ4 還元法
の特徴である細かい結晶粒と平滑な膜の両方の利点を合
せもつタングステン膜を形成する。
方法では、ＮＨ3 をその一成分として含むガスによって
ＷＦ6 を還元することにより、基板上にタングステン薄
膜を化学気相成長する。この方法により、Ｈ2 還元全面
成膜法の特徴である良好な段差被覆性とＳｉＨ4 還元法
の特徴である細かい結晶粒と平滑な膜の両方の利点を合
せもつタングステン膜を形成する。
【０００６】
【実施例】図１は本発明の実施例の工程縦断面図であ
る。本発明の実施には、通常広く用いられている、いわ
ゆるタングステン全面成膜用のコールドウオール型熱Ｃ
ＶＤ装置を用いることができる。ＳｉＯ2 等の絶縁膜１
０５に、基板１０４に達するまで穿たれた微細孔１０１
を形成し、次いでタングステンの核形成を可能にする下
地膜として、ＴｉＮ膜１０２をスパッタ法あるいはＣＶ
Ｄ法により約２００Ａ形成する（図１ａ）。続いて、基
板温度を３００〜４５０℃に保ち、ＷＦ6 、ＮＨ3 、Ｈ
2 流量をそれぞれ１００ｓｃｃｍ、３００ｓｃｃｍ、２
００ｓｃｃｍとし、全圧力３０〜１００Ｔｏｒｒで、Ｔ
ｉＮ膜１０２上にタングステン膜１０３を形成し、微細
孔１０１を埋め込む（図１ｂ）。本発明によれば、タン
グステン膜形成中に、同時に次の反応によりタングステ
ン膜成長面に微量の窒化タングステンが形成される。
る。本発明の実施には、通常広く用いられている、いわ
ゆるタングステン全面成膜用のコールドウオール型熱Ｃ
ＶＤ装置を用いることができる。ＳｉＯ2 等の絶縁膜１
０５に、基板１０４に達するまで穿たれた微細孔１０１
を形成し、次いでタングステンの核形成を可能にする下
地膜として、ＴｉＮ膜１０２をスパッタ法あるいはＣＶ
Ｄ法により約２００Ａ形成する（図１ａ）。続いて、基
板温度を３００〜４５０℃に保ち、ＷＦ6 、ＮＨ3 、Ｈ
2 流量をそれぞれ１００ｓｃｃｍ、３００ｓｃｃｍ、２
００ｓｃｃｍとし、全圧力３０〜１００Ｔｏｒｒで、Ｔ
ｉＮ膜１０２上にタングステン膜１０３を形成し、微細
孔１０１を埋め込む（図１ｂ）。本発明によれば、タン
グステン膜形成中に、同時に次の反応によりタングステ
ン膜成長面に微量の窒化タングステンが形成される。
【０００７】Ｗ＋ＮＨ3 →ＷＮ＋３／２Ｈ2 ↑ あるいは ２Ｗ＋ＮＨ3 →Ｗ2 Ｎ＋３／２Ｈ2 ↑ この窒化タングステンがタングステン膜成長面の触媒活
性を適度に低下させ、タングステン膜表面の特定部分だ
けでＷＦ6 とＮＨ3 の反応が優位に進行するのを抑制す
る。この結果、結晶粒成長が均一化し、膜表面の平滑性
が増す。また、タングステン粒界に取込まれた微量のタ
ングステン窒化物により、タングステン膜自体のバリヤ
性が向上しＷＦ6 の膜中拡散が抑制される。本法は、Ｈ
2 還元法と同様、表面反応律速であるので、段差被覆性
は良好である。これらの効果により、従来の全面成膜に
みられる問題点が解消され、微細孔をより安定に埋め込
むことが可能になる。
性を適度に低下させ、タングステン膜表面の特定部分だ
けでＷＦ6 とＮＨ3 の反応が優位に進行するのを抑制す
る。この結果、結晶粒成長が均一化し、膜表面の平滑性
が増す。また、タングステン粒界に取込まれた微量のタ
ングステン窒化物により、タングステン膜自体のバリヤ
性が向上しＷＦ6 の膜中拡散が抑制される。本法は、Ｈ
2 還元法と同様、表面反応律速であるので、段差被覆性
は良好である。これらの効果により、従来の全面成膜に
みられる問題点が解消され、微細孔をより安定に埋め込
むことが可能になる。
【０００８】なお前述の実施例ではＷＦ6 を用いたが、
ＷＣｌ6 、ＷＩ、ＷＢｒ等も用いることができる。ま
た、本発明は微細孔の埋め込みに限らず微細溝、さらに
一般に段差を有する基板上にタングステン膜を形成する
ときに適用できる。また多層配線間の層間接続等に用い
ることもできる。
ＷＣｌ6 、ＷＩ、ＷＢｒ等も用いることができる。ま
た、本発明は微細孔の埋め込みに限らず微細溝、さらに
一般に段差を有する基板上にタングステン膜を形成する
ときに適用できる。また多層配線間の層間接続等に用い
ることもできる。
【０００９】
【発明の効果】本発明によれば、従来の方法と比較し
て、平滑でバリヤ性の高いタングステン膜を段差被覆性
良く形成することができる。
て、平滑でバリヤ性の高いタングステン膜を段差被覆性
良く形成することができる。
【図１】本発明の実施例の工程断面図である。
１０１ 微細孔 １０２ ＴｉＮ膜 １０３ タングステン膜 １０４ 基板 １０５ 絶縁膜
Claims (1)
- 【請求項１】 ＮＨ3 を含むガスでハロゲン化タングス
テンを還元して、段差を有する基板上にタングステン膜
を形成することを特徴とする方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2557292A JPH05226282A (ja) | 1992-02-13 | 1992-02-13 | タングステン膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2557292A JPH05226282A (ja) | 1992-02-13 | 1992-02-13 | タングステン膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05226282A true JPH05226282A (ja) | 1993-09-03 |
Family
ID=12169646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2557292A Pending JPH05226282A (ja) | 1992-02-13 | 1992-02-13 | タングステン膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05226282A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001007677A1 (fr) * | 1999-07-26 | 2001-02-01 | Tokyo Electron Limited | Procede et appareil de fabrication d'un dispositif a semi-conducteurs |
| US6472323B1 (en) * | 1994-11-30 | 2002-10-29 | Micron Technology, Inc. | Method of depositing tungsten nitride using a source gas comprising silicon |
| US9536782B2 (en) | 2014-03-25 | 2017-01-03 | Tokyo Electron Limited | Tungsten film forming method, semiconductor device manufacturing method, and storage medium |
-
1992
- 1992-02-13 JP JP2557292A patent/JPH05226282A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6472323B1 (en) * | 1994-11-30 | 2002-10-29 | Micron Technology, Inc. | Method of depositing tungsten nitride using a source gas comprising silicon |
| WO2001007677A1 (fr) * | 1999-07-26 | 2001-02-01 | Tokyo Electron Limited | Procede et appareil de fabrication d'un dispositif a semi-conducteurs |
| US9536782B2 (en) | 2014-03-25 | 2017-01-03 | Tokyo Electron Limited | Tungsten film forming method, semiconductor device manufacturing method, and storage medium |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19981222 |