JPH0629236A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0629236A JPH0629236A JP4179503A JP17950392A JPH0629236A JP H0629236 A JPH0629236 A JP H0629236A JP 4179503 A JP4179503 A JP 4179503A JP 17950392 A JP17950392 A JP 17950392A JP H0629236 A JPH0629236 A JP H0629236A
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- reaction
- reduction
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 表面モフォロジーが良く、かつカバレージの
良い配線形成用金属薄膜、特にＣＶＤ−Ｗ薄膜のコンタ
クト孔における形成方法を提供する。 【構成】 Ｓｉ基板１上に形成された層間絶縁膜２上、
および前記層間絶縁膜２の所定の位置に開口されたコン
タクト孔の内壁および底部全面にバリアメタル３を形成
し、バリアメタル３上の全面に表面反応律速である第１
還元反応と供給反応律速である第２還元反応とをこの順
序で交互に繰り返し複数回行う。第１還元反応はカバレ
ージは良いが表面モフォロジーの悪い表面反応律速のＨ
2 還元としてＷ膜Ａ1 〜Ａ4 を成膜し、表面反応律速と
なるようにＨ2 ／ＷＦ6 の流量比を１０以下に設定す
る。前記第２還元反応はカバレージは悪いが表面モフォ
ロジーの良いＳｉＨ4 還元としてＷ膜Ｂ1 〜Ｂ4 を成膜
する。
良い配線形成用金属薄膜、特にＣＶＤ−Ｗ薄膜のコンタ
クト孔における形成方法を提供する。 【構成】 Ｓｉ基板１上に形成された層間絶縁膜２上、
および前記層間絶縁膜２の所定の位置に開口されたコン
タクト孔の内壁および底部全面にバリアメタル３を形成
し、バリアメタル３上の全面に表面反応律速である第１
還元反応と供給反応律速である第２還元反応とをこの順
序で交互に繰り返し複数回行う。第１還元反応はカバレ
ージは良いが表面モフォロジーの悪い表面反応律速のＨ
2 還元としてＷ膜Ａ1 〜Ａ4 を成膜し、表面反応律速と
なるようにＨ2 ／ＷＦ6 の流量比を１０以下に設定す
る。前記第２還元反応はカバレージは悪いが表面モフォ
ロジーの良いＳｉＨ4 還元としてＷ膜Ｂ1 〜Ｂ4 を成膜
する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置のコンタクト
孔において化学気相成長（以下、ＣＶＤと略す）法によ
り金属薄膜を形成する半導体装置の製造方法に関するも
のである。
孔において化学気相成長（以下、ＣＶＤと略す）法によ
り金属薄膜を形成する半導体装置の製造方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】図５の（ａ）〜（ｃ）は、従来のブラン
ケットＷ−ＣＶＤ法により成膜したＷ膜の半導体装置の
コンタクト部の断面図である。図５の（ａ）〜（ｃ）に
おいて、４，５，６はＷ膜で、このＷ膜４，５，６はい
ずれもバリアメタル３上の全面に成膜されている。な
お、Ｓｉ基板１上に層間絶縁膜２が形成され、この層間
絶縁膜２の所定の位置にコンタクト孔２ａが開口されて
いる。
ケットＷ−ＣＶＤ法により成膜したＷ膜の半導体装置の
コンタクト部の断面図である。図５の（ａ）〜（ｃ）に
おいて、４，５，６はＷ膜で、このＷ膜４，５，６はい
ずれもバリアメタル３上の全面に成膜されている。な
お、Ｓｉ基板１上に層間絶縁膜２が形成され、この層間
絶縁膜２の所定の位置にコンタクト孔２ａが開口されて
いる。
【０００３】以下、これらの従来のＷ膜４，５，６の成
膜方法について図５の（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明す
る。まず、図５の（ａ）の場合について以下に説明す
る。図５の（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１上の層間絶
縁膜２に形成されたコンタクト孔２ａの内壁および底部
全面に、密着層を兼ねたバリアメタル３、例えばＴｉＮ
／Ｔｉ、ＴｉＷ、Ｗ、ＷＳｉ2 などを形成する。そし
て、その上にＷＦ6 とＨ2 の還元反応を用いたブランケ
ットＷ−ＣＶＤ法によりＷ膜４をコンタクト孔２ａを埋
め込むように成膜する。
膜方法について図５の（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明す
る。まず、図５の（ａ）の場合について以下に説明す
る。図５の（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１上の層間絶
縁膜２に形成されたコンタクト孔２ａの内壁および底部
全面に、密着層を兼ねたバリアメタル３、例えばＴｉＮ
／Ｔｉ、ＴｉＷ、Ｗ、ＷＳｉ2 などを形成する。そし
て、その上にＷＦ6 とＨ2 の還元反応を用いたブランケ
ットＷ−ＣＶＤ法によりＷ膜４をコンタクト孔２ａを埋
め込むように成膜する。
【０００４】この際の代表的な成膜条件を表１の（ａ）
に示し、その時の導入ガス、圧力、および成膜温度のシ
ーケンスを図６に示す。
に示し、その時の導入ガス、圧力、および成膜温度のシ
ーケンスを図６に示す。
【０００５】
【表１】
【０００６】この反応系においては、Ｈ2 ／ＷＦ6 の流
量比を６、圧力を８０ｔｏｒｒに調整することにより、
表面反応律速とし、カバレージ（（ｔa1／ｔa2）×１０
０％）が非常に良くなっている。しかしこの条件では、
図５の（ａ）に示すように、Ｗ膜４の表面モフォロジー
が非常に悪くなる。
量比を６、圧力を８０ｔｏｒｒに調整することにより、
表面反応律速とし、カバレージ（（ｔa1／ｔa2）×１０
０％）が非常に良くなっている。しかしこの条件では、
図５の（ａ）に示すように、Ｗ膜４の表面モフォロジー
が非常に悪くなる。
【０００７】次に図５の（ｂ）に示す場合は、バリアメ
タル３を形成した後に、ＷＦ6 とＨ 2 の還元反応を用い
たブランケットＷ−ＣＶＤ法によりＷ膜５をコンタクト
孔２ａを埋め込むように成膜するものである。この際の
代表的な成膜条件を表１の（ｂ）に示し、その際の導入
ガス、圧力、および成膜温度のシーケンスを図７に示
す。この反応系においては、Ｈ2 ／ＷＦ6 の流量比を約
５０、圧力を８０ｔｏｒｒに調整することにより、供給
反応律速とし、図５の（ｂ）に示すように、表面モフォ
ロジーが良くなるようしている。しかしこの条件ではＷ
膜５のカバレージ（（ｔb1／ｔb2）×１００％）が悪く
なる。
タル３を形成した後に、ＷＦ6 とＨ 2 の還元反応を用い
たブランケットＷ−ＣＶＤ法によりＷ膜５をコンタクト
孔２ａを埋め込むように成膜するものである。この際の
代表的な成膜条件を表１の（ｂ）に示し、その際の導入
ガス、圧力、および成膜温度のシーケンスを図７に示
す。この反応系においては、Ｈ2 ／ＷＦ6 の流量比を約
５０、圧力を８０ｔｏｒｒに調整することにより、供給
反応律速とし、図５の（ｂ）に示すように、表面モフォ
ロジーが良くなるようしている。しかしこの条件ではＷ
膜５のカバレージ（（ｔb1／ｔb2）×１００％）が悪く
なる。
【０００８】最後に、図５の（ｃ）に示す場合は、バリ
アメタル３を形成した後に、ＷＦ6とＳｉＨ4 との還元
反応を用いたブランケットＷ−ＣＶＤ法によりＷ膜６を
コンタクト孔２ａを埋め込むように成膜する。この際の
代表的な成膜条件を表１の（ｃ）に示し、その際の導入
ガス、圧力、および成膜温度のシーケンスを図８に示
す。この反応系においては、ＳｉＨ4 ／ＷＦ6 の流量比
を約５０、圧力を８０に調整することにより、供給反応
律速とし、図５の（ｃ）に示すように、表面モフォロジ
ーが良くなるようにしている。しかし、この条件ではＷ
膜６のカバレージ（（ｔc1／ｔc2）×１００％）が悪く
なる。
アメタル３を形成した後に、ＷＦ6とＳｉＨ4 との還元
反応を用いたブランケットＷ−ＣＶＤ法によりＷ膜６を
コンタクト孔２ａを埋め込むように成膜する。この際の
代表的な成膜条件を表１の（ｃ）に示し、その際の導入
ガス、圧力、および成膜温度のシーケンスを図８に示
す。この反応系においては、ＳｉＨ4 ／ＷＦ6 の流量比
を約５０、圧力を８０に調整することにより、供給反応
律速とし、図５の（ｃ）に示すように、表面モフォロジ
ーが良くなるようにしている。しかし、この条件ではＷ
膜６のカバレージ（（ｔc1／ｔc2）×１００％）が悪く
なる。
【０００９】なお、各成膜法におけるカバレージ（ｔa1
／ｔa2，ｔb1／ｔb2，ｔc1／ｔc2）の違い、および表面
モフォロジー（表面あらさ）の違いは、文献J.E.J.Schm
idtz,R.C.Ellwanger,and A.J.M/van Dijk , Tungsten a
nd other Refractory Metalsfor VLSI applications
(III),1988,pp55 〜61、Thomas E.Clark et.al., solid
state technology （日本語版）December 1989,pp33〜
41、およびAlbert Hasper,et.al.,Tungsten and other
Advanced Metals for ULSI applications 1990,1990,pp
317 〜325 を参照するとよい。
／ｔa2，ｔb1／ｔb2，ｔc1／ｔc2）の違い、および表面
モフォロジー（表面あらさ）の違いは、文献J.E.J.Schm
idtz,R.C.Ellwanger,and A.J.M/van Dijk , Tungsten a
nd other Refractory Metalsfor VLSI applications
(III),1988,pp55 〜61、Thomas E.Clark et.al., solid
state technology （日本語版）December 1989,pp33〜
41、およびAlbert Hasper,et.al.,Tungsten and other
Advanced Metals for ULSI applications 1990,1990,pp
317 〜325 を参照するとよい。
【００１０】また、Ｈ2 還元によるＷ膜の表面荒さの改
善方法として、文献Albert Hasper,et.al.,Tungsten an
d other Advanced Metals for ULSI applications 199
0,1990,pp317 〜325 では、Ｈ2 還元にＳｉＨ4 による
核再形成ステップを入れることにより、表面の凹凸を無
くす手法が記載されている。このときのガスのシーケン
スを図９に示す。これによると、Ｈ2 還元後、ＷＦ6 の
供給を止め、ＳｉＨ4 を流してＷ表面で解離させ、表面
に約２ｎｍのＳｉ層を形成させ、その後ＳｉＨ4を止
め、その後再びＷＦ6 を供給し、前記Ｓｉ層とＳｉ還元
を行い、Ｈ2 還元反応の核とすることにより、グレイン
の成長を一旦止め、その再形成された核を基に再びグレ
インを成長を行い、グレインサイズを小さくすることに
より、Ｗ膜表面の凹凸を小さくしている。
善方法として、文献Albert Hasper,et.al.,Tungsten an
d other Advanced Metals for ULSI applications 199
0,1990,pp317 〜325 では、Ｈ2 還元にＳｉＨ4 による
核再形成ステップを入れることにより、表面の凹凸を無
くす手法が記載されている。このときのガスのシーケン
スを図９に示す。これによると、Ｈ2 還元後、ＷＦ6 の
供給を止め、ＳｉＨ4 を流してＷ表面で解離させ、表面
に約２ｎｍのＳｉ層を形成させ、その後ＳｉＨ4を止
め、その後再びＷＦ6 を供給し、前記Ｓｉ層とＳｉ還元
を行い、Ｈ2 還元反応の核とすることにより、グレイン
の成長を一旦止め、その再形成された核を基に再びグレ
インを成長を行い、グレインサイズを小さくすることに
より、Ｗ膜表面の凹凸を小さくしている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体装置
の高集積化および微細化が進むに従い、配線の微細パタ
ーンの形成、特にフォトリソグラフィーによる微細パタ
ーン形成が必要となる。この際、乱反射などが生じる
と、配線の段切れ、パターニング不良、アライメントず
れなどが起こる。したがって、良好な微細パターンを得
るためには配線形成用金属薄膜の表面モフォロジーを良
くしなければならない。
の高集積化および微細化が進むに従い、配線の微細パタ
ーンの形成、特にフォトリソグラフィーによる微細パタ
ーン形成が必要となる。この際、乱反射などが生じる
と、配線の段切れ、パターニング不良、アライメントず
れなどが起こる。したがって、良好な微細パターンを得
るためには配線形成用金属薄膜の表面モフォロジーを良
くしなければならない。
【００１２】また、コンタクト孔の径の微細化、高アス
ペクト比化が進んできているため、コンタクト電極の高
アスペクト比なコンタクト孔でのカバレージを良くする
必要がある。
ペクト比化が進んできているため、コンタクト電極の高
アスペクト比なコンタクト孔でのカバレージを良くする
必要がある。
【００１３】そのため、表面モフォロジーが良く、カバ
レージの良い配線形成用金属薄膜が必要であるが、その
中でもブランケットＷ−ＣＶＤ法による配線形成技術は
最も有望な技術である。しかし上記従来例で示したよう
に、カバレージが良好な膜である表面反応律速のＨ2 還
元によるＷ膜４では表面モフォロジーが非常に悪く、表
面モフォロジーの良好な供給反応律速のＨ2 還元による
Ｗ膜５、およびＳｉＨ 4 還元によるＷ膜６ではカバレー
ジが悪いという問題があった。
レージの良い配線形成用金属薄膜が必要であるが、その
中でもブランケットＷ−ＣＶＤ法による配線形成技術は
最も有望な技術である。しかし上記従来例で示したよう
に、カバレージが良好な膜である表面反応律速のＨ2 還
元によるＷ膜４では表面モフォロジーが非常に悪く、表
面モフォロジーの良好な供給反応律速のＨ2 還元による
Ｗ膜５、およびＳｉＨ 4 還元によるＷ膜６ではカバレー
ジが悪いという問題があった。
【００１４】また、従来例に示したＨ2 還元にＳｉＨ4
による核再形成のステップを入れる手法ではＳｉ層の形
成が約２ｎｍで飽和してしまい、このためにそのＳｉ層
によるＳｉ還元により形成されたＷ膜は表面の凹凸を充
分低減できるほどの充分な膜厚を得ることができない。
による核再形成のステップを入れる手法ではＳｉ層の形
成が約２ｎｍで飽和してしまい、このためにそのＳｉ層
によるＳｉ還元により形成されたＷ膜は表面の凹凸を充
分低減できるほどの充分な膜厚を得ることができない。
【００１５】本発明は上記問題を解決するもので、表面
モフォロジーが良く、かつカバレージの良い配線形成用
金属薄膜、特にＣＶＤ−Ｗ薄膜のコンタクト孔における
形成方法を提供することを目的とする。
モフォロジーが良く、かつカバレージの良い配線形成用
金属薄膜、特にＣＶＤ−Ｗ薄膜のコンタクト孔における
形成方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に本発明は、半導体基板上に形成された層間絶縁膜上
と、この層間絶縁膜の所定の位置に開口されたコンタク
ト孔の内壁および底部全面とにバリアメタルを形成し、
このバリアメタル上の全面に化学気相成長法によりＷ膜
を形成し、このＷ膜の化学気相成長法による形成に際し
て、表面反応律速である第１還元反応と供給反応律速で
ある第２還元反応とをこの順序で交互に複数回行うもの
である。
に本発明は、半導体基板上に形成された層間絶縁膜上
と、この層間絶縁膜の所定の位置に開口されたコンタク
ト孔の内壁および底部全面とにバリアメタルを形成し、
このバリアメタル上の全面に化学気相成長法によりＷ膜
を形成し、このＷ膜の化学気相成長法による形成に際し
て、表面反応律速である第１還元反応と供給反応律速で
ある第２還元反応とをこの順序で交互に複数回行うもの
である。
【００１７】また、前記第１還元反応をＷＦ6 とＨ2 と
の還元反応とし、表面反応律速とするためにＷＦ6 に対
するＨ2 のガス流量比を１０以下とし、１回で成膜する
Ｗ膜は平坦上で２００ｎｍ以下の厚さで製造し、また前
記第２還元反応をＷＦ6 とＳｉＨ4 との還元反応とし、
１回で成膜したＷ膜を平坦上で５ｎｍ以上５０ｎｍ以下
の厚さで製造するとものである。
の還元反応とし、表面反応律速とするためにＷＦ6 に対
するＨ2 のガス流量比を１０以下とし、１回で成膜する
Ｗ膜は平坦上で２００ｎｍ以下の厚さで製造し、また前
記第２還元反応をＷＦ6 とＳｉＨ4 との還元反応とし、
１回で成膜したＷ膜を平坦上で５ｎｍ以上５０ｎｍ以下
の厚さで製造するとものである。
【００１８】あるいは、前記第１還元反応をＷＦ6 とＨ
2 との還元反応とし、表面反応律速とするためにＷＦ6
に対するＨ2 のガス流量比を１０以下とし、１回で成膜
するＷ膜は平坦上で２００ｎｍ以下の厚さで製造し、ま
た前記第２還元反応をＷＦ6とＨ2 との還元反応とし、
ＷＦ6 に対するＨ2 のガス流量比を１０以上として供給
反応律速とし、１回で成膜したＷ膜を平坦上で５ｎｍ以
上５０ｎｍ以下の厚さで製造するものである。
2 との還元反応とし、表面反応律速とするためにＷＦ6
に対するＨ2 のガス流量比を１０以下とし、１回で成膜
するＷ膜は平坦上で２００ｎｍ以下の厚さで製造し、ま
た前記第２還元反応をＷＦ6とＨ2 との還元反応とし、
ＷＦ6 に対するＨ2 のガス流量比を１０以上として供給
反応律速とし、１回で成膜したＷ膜を平坦上で５ｎｍ以
上５０ｎｍ以下の厚さで製造するものである。
【００１９】
【作用】上記構成において、第１還元反応として、ＷＦ
6 に対するＨ2 のガス流量比を１０以下とした表面反応
律速のＷＦ6 とＨ2 との還元反応によるＷ膜を１回に２
００ｎｍ以下の厚さで成膜することにより、カバレージ
の良いＷ膜を形成でき、また膜厚も薄いため、表面の凹
凸を、充分ではないが比較的小さくすることができる。
その後、第２還元反応として、カバレージは悪いが表面
モフォロジーの良いＷＦ6 とＳｉＨ4 との供給反応律速
の還元反応によるＷ膜を１回に５ｎｍ以上５０ｎｍ以下
の厚さで成膜することにより、前記第１還元反応により
できたＷ膜表面の凹凸を小さくできるとともに、表面モ
フォロジーを良好に保てる。したがって、前記第１還元
反応と第２還元反応とを交互に複数回繰り返すことによ
り、カバレージが良く、かつ表面モフォロジーの良いＷ
膜を形成できる。
6 に対するＨ2 のガス流量比を１０以下とした表面反応
律速のＷＦ6 とＨ2 との還元反応によるＷ膜を１回に２
００ｎｍ以下の厚さで成膜することにより、カバレージ
の良いＷ膜を形成でき、また膜厚も薄いため、表面の凹
凸を、充分ではないが比較的小さくすることができる。
その後、第２還元反応として、カバレージは悪いが表面
モフォロジーの良いＷＦ6 とＳｉＨ4 との供給反応律速
の還元反応によるＷ膜を１回に５ｎｍ以上５０ｎｍ以下
の厚さで成膜することにより、前記第１還元反応により
できたＷ膜表面の凹凸を小さくできるとともに、表面モ
フォロジーを良好に保てる。したがって、前記第１還元
反応と第２還元反応とを交互に複数回繰り返すことによ
り、カバレージが良く、かつ表面モフォロジーの良いＷ
膜を形成できる。
【００２０】また、第１還元反応としてＷＦ6 に対する
Ｈ2 のガス流量比を１０以下とした表面反応律速のＷＦ
6 とＨ2 との還元反応によるＷ膜を１回に２００ｎｍ以
下の厚さで成膜することにより、カバレージの良いＷ膜
を形成でき、また膜厚も薄いため、表面の凹凸を、充分
ではないが比較的小さくすることができる。その後、第
２還元反応として、カバレージは悪いが表面モフォロジ
ーの良い供給反応律速のＷＦ6 とＨ2 の還元反応による
Ｗ膜を、ＷＦ6 に対するＨ2 のガス流量比を１０以上
で、かつ５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の厚さで成膜すること
により、前記第１還元反応によりできたＷ膜表面の凹凸
を小さくできるとともに、表面モフォロジーを良好に保
てる。したがって、前記第１還元反応と前記第２還元反
応とをこの順序で交互に複数回繰り返すことにより、カ
バレージおよび表面モフォロジーの良いＷ膜を形成で
き、また膜中にＳｉの混入することがなく、比抵抗の低
いＷ膜を形成することができる。
Ｈ2 のガス流量比を１０以下とした表面反応律速のＷＦ
6 とＨ2 との還元反応によるＷ膜を１回に２００ｎｍ以
下の厚さで成膜することにより、カバレージの良いＷ膜
を形成でき、また膜厚も薄いため、表面の凹凸を、充分
ではないが比較的小さくすることができる。その後、第
２還元反応として、カバレージは悪いが表面モフォロジ
ーの良い供給反応律速のＷＦ6 とＨ2 の還元反応による
Ｗ膜を、ＷＦ6 に対するＨ2 のガス流量比を１０以上
で、かつ５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の厚さで成膜すること
により、前記第１還元反応によりできたＷ膜表面の凹凸
を小さくできるとともに、表面モフォロジーを良好に保
てる。したがって、前記第１還元反応と前記第２還元反
応とをこの順序で交互に複数回繰り返すことにより、カ
バレージおよび表面モフォロジーの良いＷ膜を形成で
き、また膜中にＳｉの混入することがなく、比抵抗の低
いＷ膜を形成することができる。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１は本発明の第１の実施例におけるコンタクト孔
部分の断面図を示し、図２は本発明におけるＷ膜の形成
時の導入ガス、圧力、および成膜温度のシーケンスを示
し、表２は成膜条件を示すものである。なお、図１にお
いて、従来（図５の（ａ）〜（ｃ））と同機能のものに
は同符号を付し、その説明は省略する。
る。図１は本発明の第１の実施例におけるコンタクト孔
部分の断面図を示し、図２は本発明におけるＷ膜の形成
時の導入ガス、圧力、および成膜温度のシーケンスを示
し、表２は成膜条件を示すものである。なお、図１にお
いて、従来（図５の（ａ）〜（ｃ））と同機能のものに
は同符号を付し、その説明は省略する。
【００２２】
【表２】
【００２３】図１に示すように、バリアメタル３上の全
面に、まず、カバレージは良いが表面モフォロジーの悪
い表面反応律速の、ＷＦ6 とＨ2 との還元反応によるＷ
膜Ａ 1 を成膜し、次に、カバレージは悪いが表面モフォ
ロジーの良い供給反応律速の、ＷＦ6 とＳｉＨ4 との還
元反応によるＷ膜Ｂ1 を成膜し、さらに、この順序およ
び条件で交互に複数回（この実施例ではさらに３回）、
Ｗ膜Ａ2 〜Ａ4 とＷ膜Ｂ2 〜Ｂ4 とを成膜する。
面に、まず、カバレージは良いが表面モフォロジーの悪
い表面反応律速の、ＷＦ6 とＨ2 との還元反応によるＷ
膜Ａ 1 を成膜し、次に、カバレージは悪いが表面モフォ
ロジーの良い供給反応律速の、ＷＦ6 とＳｉＨ4 との還
元反応によるＷ膜Ｂ1 を成膜し、さらに、この順序およ
び条件で交互に複数回（この実施例ではさらに３回）、
Ｗ膜Ａ2 〜Ａ4 とＷ膜Ｂ2 〜Ｂ4 とを成膜する。
【００２４】ここで、表面反応律速のＨ2 還元によるＷ
膜Ａ1 〜Ａ4 （以下、Ａ1-4 と略す）の製造条件として
は、図２および表２に示すように、表面反応律速となる
ようにＨ2 ／ＷＦ6 の流量比を９００／７５＝６と１０
以下に設定している。
膜Ａ1 〜Ａ4 （以下、Ａ1-4 と略す）の製造条件として
は、図２および表２に示すように、表面反応律速となる
ようにＨ2 ／ＷＦ6 の流量比を９００／７５＝６と１０
以下に設定している。
【００２５】また、表面の凹凸は膜厚を厚くするにした
がって大きくなるので、表面反応律速のＨ2 還元による
Ｗ膜Ａ1-4 の厚さはそれぞれ２００ｎｍ以下として表面
の凹凸があまり大きくならないようにし、その後カバレ
ージが悪くて表面の凹凸の小さな供給反応律速のＳｉＨ
4 還元によるＷ膜Ｂ1 〜Ｂ4 （以下、Ｂ1-4 と略す）を
膜厚５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の厚さで堆積し、下地のＨ
2 還元によるＷ膜Ａ1- 4 の表面モフォロジーを良くする
のに充分な膜厚を堆積する。このとき、ＳｉＨ 4 還元に
よるＷ膜Ｂ1-4 の膜厚をあまり厚くすると、Ｗ膜Ａ
1-4 ，Ｂ1-4 全体のコンタクト孔２ａ内のカバレージが
悪くなるため、膜厚はなるべく薄くすると良い。本実施
例ではＷ膜Ａ1-4 の厚さはそれぞれ８０ｎｍ、Ｗ膜Ｂ
1-4 の厚さを１５ｎｍに設定してある。
がって大きくなるので、表面反応律速のＨ2 還元による
Ｗ膜Ａ1-4 の厚さはそれぞれ２００ｎｍ以下として表面
の凹凸があまり大きくならないようにし、その後カバレ
ージが悪くて表面の凹凸の小さな供給反応律速のＳｉＨ
4 還元によるＷ膜Ｂ1 〜Ｂ4 （以下、Ｂ1-4 と略す）を
膜厚５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の厚さで堆積し、下地のＨ
2 還元によるＷ膜Ａ1- 4 の表面モフォロジーを良くする
のに充分な膜厚を堆積する。このとき、ＳｉＨ 4 還元に
よるＷ膜Ｂ1-4 の膜厚をあまり厚くすると、Ｗ膜Ａ
1-4 ，Ｂ1-4 全体のコンタクト孔２ａ内のカバレージが
悪くなるため、膜厚はなるべく薄くすると良い。本実施
例ではＷ膜Ａ1-4 の厚さはそれぞれ８０ｎｍ、Ｗ膜Ｂ
1-4 の厚さを１５ｎｍに設定してある。
【００２６】図３は本発明の第２の実施例におけるコン
タクト孔部分の断面図を示し、図４は本発明におけるＷ
膜の形成時の導入ガス、圧力、および成膜温度のシーケ
ンスを示し、表３は成膜条件を示すものである。
タクト孔部分の断面図を示し、図４は本発明におけるＷ
膜の形成時の導入ガス、圧力、および成膜温度のシーケ
ンスを示し、表３は成膜条件を示すものである。
【００２７】
【表３】
【００２８】図３に示すように、バリアメタル３上の全
面に、まず、カバレージは良いが表面モフォロジーの悪
い表面反応律速の、ＷＦ6 とＨ2 との還元反応によるＷ
膜Ｃ 1 を成膜し、次に、カバレージは悪いが表面モフォ
ロジーの良い供給反応律速の、ＷＦ6 とＨ2 との還元反
応によるＷ膜Ｄ1 を成膜し、さらに、この順序および条
件で交互に複数回（この実施例ではさらに３回）、Ｗ膜
Ｃ2 〜Ｃ4 とＷ膜Ｄ2〜Ｄ4 とを成膜する。
面に、まず、カバレージは良いが表面モフォロジーの悪
い表面反応律速の、ＷＦ6 とＨ2 との還元反応によるＷ
膜Ｃ 1 を成膜し、次に、カバレージは悪いが表面モフォ
ロジーの良い供給反応律速の、ＷＦ6 とＨ2 との還元反
応によるＷ膜Ｄ1 を成膜し、さらに、この順序および条
件で交互に複数回（この実施例ではさらに３回）、Ｗ膜
Ｃ2 〜Ｃ4 とＷ膜Ｄ2〜Ｄ4 とを成膜する。
【００２９】この場合に、図４に示すように、Ｗ膜Ｃ1
〜Ｃ4 （以下、Ｃ1-4 と略す），Ｄ 1 〜Ｄ4 （以下、Ｄ
1-4 と略す）のＷ膜成膜条件はＨ2 ／ＷＦ6 の流量比を
変えているだけで、Ｗ膜Ｃ1-4 では表面反応律速になる
よう１０以下の６に設定しており、Ｗ膜Ｄ1-4 では供給
反応律速になるように１０以上の約６０に設定してい
る。
〜Ｃ4 （以下、Ｃ1-4 と略す），Ｄ 1 〜Ｄ4 （以下、Ｄ
1-4 と略す）のＷ膜成膜条件はＨ2 ／ＷＦ6 の流量比を
変えているだけで、Ｗ膜Ｃ1-4 では表面反応律速になる
よう１０以下の６に設定しており、Ｗ膜Ｄ1-4 では供給
反応律速になるように１０以上の約６０に設定してい
る。
【００３０】ここで、表面の凹凸は膜厚を厚くするに従
い大きくなるので、Ｗ膜Ｃ1-4 はそれぞれ２００ｎｍ以
下の厚さとして表面の凹凸があまり大きくならないよう
にし、その後、カバレージが悪くて表面の凹凸の小さな
Ｗ膜Ｄ1-4 を膜厚５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の厚さで堆積
し、表面モフォロジーを良くするのに充分な膜厚を堆積
する。このとき、Ｗ膜Ｄ1-4 の膜厚を厚くすると、Ｗ膜
Ｃ1-4 ，Ｄ1-4 全体のコンタクト孔２ａ内のカバレージ
が悪くなるため、Ｗ膜Ｄ1-4 の膜厚はなるべく薄くする
と良い。本実施例ではＷ膜Ｃ1-4 の厚さはそれぞれ８０
ｎｍ、Ｗ膜Ｄ1- 4 の厚さは１５ｎｍに設定してある。
い大きくなるので、Ｗ膜Ｃ1-4 はそれぞれ２００ｎｍ以
下の厚さとして表面の凹凸があまり大きくならないよう
にし、その後、カバレージが悪くて表面の凹凸の小さな
Ｗ膜Ｄ1-4 を膜厚５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の厚さで堆積
し、表面モフォロジーを良くするのに充分な膜厚を堆積
する。このとき、Ｗ膜Ｄ1-4 の膜厚を厚くすると、Ｗ膜
Ｃ1-4 ，Ｄ1-4 全体のコンタクト孔２ａ内のカバレージ
が悪くなるため、Ｗ膜Ｄ1-4 の膜厚はなるべく薄くする
と良い。本実施例ではＷ膜Ｃ1-4 の厚さはそれぞれ８０
ｎｍ、Ｗ膜Ｄ1- 4 の厚さは１５ｎｍに設定してある。
【００３１】また、本実施例では第１の実施例と違って
ＳｉＨ4 還元を用いていないので、Ｗ膜Ｃ1-4 ，Ｄ1-4
中にＳｉが混入することがなく、Ｗ膜Ｃ1-4 ，Ｄ1-4 の
比抵抗が低くできる利点を有する。
ＳｉＨ4 還元を用いていないので、Ｗ膜Ｃ1-4 ，Ｄ1-4
中にＳｉが混入することがなく、Ｗ膜Ｃ1-4 ，Ｄ1-4 の
比抵抗が低くできる利点を有する。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体基板上に形成された層間絶縁膜上、および前記層間
絶縁膜の所定の位置に開口されたコンタクト孔の内壁お
よび底部全面にバリアメタルを形成し、このバリアメタ
ル上の全面に化学気相成長法によりＷ膜を形成し、この
Ｗ膜の化学気相成長法による形成に際して、ＷＦ6 とＨ
2 との第１還元反応と、ＷＦ6 とＳｉＨ4 との第２還元
反応とをこの順序で交互に複数回行い、前記第１還元反
応はＷＦ6 に対するＨ2 のガス流量比を１０以下とする
ことにより表面反応律速として、カバレージの良いＷＦ
6 とＨ2 の還元反応によるＷ膜を形成し、１回で成膜す
るＷ膜の厚さは平坦上で２００ｎｍ以下とし、また、前
記第２還元反応は供給反応律速として、表面モフォロジ
ーの良いＷＦ6 とＳｉＨ4 の還元反応によるＷ膜を形成
し、１回で成膜したＷ膜の厚さは平坦上で５ｎｍ以上５
０ｎｍ以下とすることにより、カバレージが良く、表面
モフォロジーの良いＷ膜を形成することができ、この結
果、微細なパターンを形成可能とすると共に、高アスペ
クト比のコンタクト孔を埋めることができる。
導体基板上に形成された層間絶縁膜上、および前記層間
絶縁膜の所定の位置に開口されたコンタクト孔の内壁お
よび底部全面にバリアメタルを形成し、このバリアメタ
ル上の全面に化学気相成長法によりＷ膜を形成し、この
Ｗ膜の化学気相成長法による形成に際して、ＷＦ6 とＨ
2 との第１還元反応と、ＷＦ6 とＳｉＨ4 との第２還元
反応とをこの順序で交互に複数回行い、前記第１還元反
応はＷＦ6 に対するＨ2 のガス流量比を１０以下とする
ことにより表面反応律速として、カバレージの良いＷＦ
6 とＨ2 の還元反応によるＷ膜を形成し、１回で成膜す
るＷ膜の厚さは平坦上で２００ｎｍ以下とし、また、前
記第２還元反応は供給反応律速として、表面モフォロジ
ーの良いＷＦ6 とＳｉＨ4 の還元反応によるＷ膜を形成
し、１回で成膜したＷ膜の厚さは平坦上で５ｎｍ以上５
０ｎｍ以下とすることにより、カバレージが良く、表面
モフォロジーの良いＷ膜を形成することができ、この結
果、微細なパターンを形成可能とすると共に、高アスペ
クト比のコンタクト孔を埋めることができる。
【００３３】また、半導体基板上に形成された層間絶縁
膜上、およびコンタクト孔の内壁および底部全面にバリ
アメタルを形成し、このバリアメタル上の全面に化学気
相成長法によりＷ膜を形成し、このＷ膜の化学気相成長
法による形成に際して、ＷＦ 6 とＨ2 の第１還元反応と
ＷＦ6 とＨ2 の第２還元反応とをこの順序で交互に複数
回行い、前記第１還元反応はＷＦ6 に対するＨ2 のガス
流量比を１０以下とすることによりカバレージの良い表
面反応律速のＨ2 還元によるＷ膜を形成し、１回で成膜
するＷ膜の厚さは平坦上で２００ｎｍ以下とし、また前
記第２反応はＷＦ6 に対するＨ2 のガス流量比を１０以
上として表面モフォロジーの良い供給反応律速のＨ2 還
元によるＷ膜を形成し、１回で成膜したＷ膜の厚さは平
坦上で５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることにより、カバ
レージおよび表面モフォロジーが良くすることができ、
微細なパターンを形成可能とすると共に、高アスペクト
比のコンタクト孔を埋めることができる。さらに、この
製造方法によればＷ膜中にＳｉが混入することがない比
抵抗の低いＷ膜の形成ができる。
膜上、およびコンタクト孔の内壁および底部全面にバリ
アメタルを形成し、このバリアメタル上の全面に化学気
相成長法によりＷ膜を形成し、このＷ膜の化学気相成長
法による形成に際して、ＷＦ 6 とＨ2 の第１還元反応と
ＷＦ6 とＨ2 の第２還元反応とをこの順序で交互に複数
回行い、前記第１還元反応はＷＦ6 に対するＨ2 のガス
流量比を１０以下とすることによりカバレージの良い表
面反応律速のＨ2 還元によるＷ膜を形成し、１回で成膜
するＷ膜の厚さは平坦上で２００ｎｍ以下とし、また前
記第２反応はＷＦ6 に対するＨ2 のガス流量比を１０以
上として表面モフォロジーの良い供給反応律速のＨ2 還
元によるＷ膜を形成し、１回で成膜したＷ膜の厚さは平
坦上で５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることにより、カバ
レージおよび表面モフォロジーが良くすることができ、
微細なパターンを形成可能とすると共に、高アスペクト
比のコンタクト孔を埋めることができる。さらに、この
製造方法によればＷ膜中にＳｉが混入することがない比
抵抗の低いＷ膜の形成ができる。
【図１】本発明の第１の実施例における半導体装置のコ
ンタクト部の断面図である。
ンタクト部の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例におけるＷ膜形成時のガ
ス、圧力、および成膜温度のシーケンスを示した図であ
る。
ス、圧力、および成膜温度のシーケンスを示した図であ
る。
【図３】本発明の第２の実施例における半導体装置のコ
ンタクト部の断面図である。
ンタクト部の断面図である。
【図４】本発明の第２の実施例におけるＷ膜形成時のガ
ス、圧力、および成膜温度のシーケンスを示した図であ
る。
ス、圧力、および成膜温度のシーケンスを示した図であ
る。
【図５】従来方法を用いた場合の半導体装置のコンタク
ト部の断面図で、（ａ）は表面反応律速のＨ2 還元によ
りＷ膜形成を行った場合の半導体装置のコンタクト部の
断面図、（ｂ）は供給反応律速のＨ2 還元によりＷ膜形
成を行った場合の半導体装置のコンタクト部の断面図、
（ｃ）はＳｉＨ4 還元によりＷ膜形成を行った場合の半
導体装置のコンタクト部の断面図である。
ト部の断面図で、（ａ）は表面反応律速のＨ2 還元によ
りＷ膜形成を行った場合の半導体装置のコンタクト部の
断面図、（ｂ）は供給反応律速のＨ2 還元によりＷ膜形
成を行った場合の半導体装置のコンタクト部の断面図、
（ｃ）はＳｉＨ4 還元によりＷ膜形成を行った場合の半
導体装置のコンタクト部の断面図である。
【図６】従来方法における表面反応律速のＨ2 還元によ
りＷ膜形成を行った場合のガス、圧力、および成膜温度
のシーケンスを示した図である。
りＷ膜形成を行った場合のガス、圧力、および成膜温度
のシーケンスを示した図である。
【図７】従来方法における供給反応律速のＨ2 還元によ
りＷ膜形成を行った場合のガス、圧力、および成膜温度
のシーケンスを示した図である。
りＷ膜形成を行った場合のガス、圧力、および成膜温度
のシーケンスを示した図である。
【図８】従来方法におけるＳｉＨ4 還元によりＷ膜形成
を行った場合のガス、圧力、および成膜温度のシーケン
スを示した図である。
を行った場合のガス、圧力、および成膜温度のシーケン
スを示した図である。
【図９】従来のＨ2 還元にＳｉＨ4 による核再形成ステ
ップをいれた手法によりＷ膜形成を行った場合のガス、
圧力、および成膜温度のシーケンスを示した図である。
ップをいれた手法によりＷ膜形成を行った場合のガス、
圧力、および成膜温度のシーケンスを示した図である。
１ Ｓｉ基板（半導体基板） ２ 層間絶縁膜 ３ バリアメタル Ａ1 〜Ａ4 表面反応律速のＨ2 還元によるＷ膜 Ｂ1 〜Ｂ4 供給反応律速のＳｉＨ4 還元によるＷ膜 Ｃ1 〜Ｃ4 表面反応律速のＨ2 還元によるＷ膜 Ｄ1 〜Ｄ4 供給反応律速のＨ2 還元によるＷ膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平尾 秀司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 寺井 由佳 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (7)
- 【請求項１】 半導体基板上に形成された層間絶縁膜上
と、この層間絶縁膜の所定の位置に開口されたコンタク
ト孔の内壁および底部全面とにバリアメタルを形成し、
このバリアメタル上の全面に化学気相成長法によりＷ膜
を形成する半導体装置の製造方法であって、Ｗ膜の化学
気相成長法による形成に際して、表面反応律速である第
１還元反応と供給反応律速である第２還元反応とをこの
順序で交互に複数回行う半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 第１還元反応はＷＦ6 とＨ2 との還元反
応であり、第２還元反応はＷＦ6 とＳｉＨ4 との還元反
応である請求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 第１還元反応はＷＦ6 に対するＨ2 の流
量比が１０以下である請求項２記載の半導体装置の製造
方法。 - 【請求項４】 第１還元反応はＷＦ6 とＨ2 との還元反
応であり、第２還元反応はＷＦ6 とＨ2 との還元反応で
ある請求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 第１還元反応はＷＦ6 に対するＨ2 の流
量比が１０以下であり、第２還元反応はＷＦ6 に対する
Ｈ2 のガス流量比が１０以上である請求項４記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項６】 第１還元反応において１回で成膜するＷ
膜の厚さは平坦上で２００ｎｍ以下である請求項１記載
の半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 第２還元反応において１回で成膜するＷ
膜の厚さは平坦上で５ｎｍ以上でかつ５０ｎｍ以下であ
る請求項１記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4179503A JPH0629236A (ja) | 1992-07-07 | 1992-07-07 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4179503A JPH0629236A (ja) | 1992-07-07 | 1992-07-07 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0629236A true JPH0629236A (ja) | 1994-02-04 |
Family
ID=16066957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4179503A Pending JPH0629236A (ja) | 1992-07-07 | 1992-07-07 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0629236A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102433546A (zh) * | 2010-09-29 | 2012-05-02 | 东京毅力科创株式会社 | 成膜方法和成膜装置 |
| KR20210158854A (ko) * | 2019-05-23 | 2021-12-31 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 3d 로직 및 메모리를 위한 동축 접점 |
| JP2024543595A (ja) * | 2021-12-09 | 2024-11-21 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | テクスチャ抑制層を有する上部ビア相互接続構造 |
-
1992
- 1992-07-07 JP JP4179503A patent/JPH0629236A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102433546A (zh) * | 2010-09-29 | 2012-05-02 | 东京毅力科创株式会社 | 成膜方法和成膜装置 |
| KR101290957B1 (ko) * | 2010-09-29 | 2013-07-30 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 성막 방법 및 성막 장치 |
| KR20210158854A (ko) * | 2019-05-23 | 2021-12-31 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 3d 로직 및 메모리를 위한 동축 접점 |
| JP2024543595A (ja) * | 2021-12-09 | 2024-11-21 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | テクスチャ抑制層を有する上部ビア相互接続構造 |
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