JPH07508072A - シランを用いないｃｖｄにより窒化チタン上にタングステンを核生成する方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 シランを用いないＣＶＤにより窒化チタン上にタングステンを核生成する方法〔 技術分野〕 本発明は、化学蒸着法によるタングステンの該生成に関し、詳しくは、半導体ウ ェーハ上の窒化チタン膜上に、シランを用いずにタングステンを該生成する方法 に関する。

〔背景技術〕

シリコン集積回路の製造ては、半導体ウェーハ上で、バイアを塞ぎ、配線を形成 し、パターン化したウェーハ上に接点を形成する方法を行う必要かある。導電性 材料、通常元素状金属材料で塞ぐか又はそれを充填しなければならない穴又は溝 の大きさは、典型的には、サブミクロン範囲、即ち＜１０”ｍである。これらの バイア及び接点の穴の大きさが小さく、急な階段状の側面をしているため、スパ ッタリングのような物理的付着方法は、しばしば不完全で非効果的である。

これらのバイア及び接点の穴を導電性材料で充填し、接点を形成するための一つ の便利で効果的な方法は、単体タングステン（Ｗ）の化学蒸着（ＣＶＤ）である ことか判明している。通常穴フッ化タングステン（ＷＦｌ、）蒸気の還元反応を 含むこの方法は、バイア及び接点の穴に適切に一致した膜を与える結果になる。

ＷＦ、は、基体自身により直接還元されてタングステンの膜で基体を被覆するこ とかできる。これは、基体かＷＦ、と反応し、それを直接還元するか、又は基体 か一価水素を生ずる場合に起きる。しかし、シリコンの如き基体を用いた場合、 得られる付着タングステンの厚さは限定されていることが判明している。なぜな ら、最初の膜かウェーハを被覆する時の反応か実質的に遅いからである。これが 起きると、一層の付着はＨ７又はＳ　ｔ　Ｈａの如き別の還元剤を利用できる場 合にしか達成するすることかできない。

典型的なＣＶＤタングステン反応は、ＷＦ、ガスのための還元剤として水素ガス （Ｈｌ）を使用することを含んでいる。ＷＦ、及びＨ２ガスは、通常壁冷却反応 器の入口領域で予め混合し、次に被覆すべきウェーハの表面へ送るか、そのつ工 −ハは上昇させた反応温度、例えば、４５０℃に維持する。混合ガスかその温度 でウェーハと接触すると、ＷＦ、とＨ２か反応して元素状タングステン（Ｗ）を 生し、それか膜としてウェーハ上へ付着し、副生成物ガスのフッ化水素（ＨＦ） は、処理室内のガス流によりウェーハ表面から運び去られる。

しかし、シリコン及び誘電体の如き材料へのタングステンの相容性は非常に悪い ことか判明している。タングステンは最初ウェーハの珪素（Ｓｔ）と反応し、最 初に珪化タングステン（ＷＳｉ）の薄膜を生じ、下のシリコン層中にピット（ｐ ｉｔ）を生じ、欠陥になる可能性を持つものを与える結果になることが見出され ている。しかし、単体タングステンはその後でＷＳｉ膜に付着する。

誘電体材料へのタングステンの接着性が悪いことも判明している。誘電体へのタ ングステンの接着性又は初期核生成が悪い問題及びＷ−３ｉ反応によるウェーハ 表面から珪素か消費される問題を回避するために、シラン（ＳｉＨ，）を、少な くともその工程の最初の段階でＷＦ、の還元のために用いている。その結果、タ ングステン膜と共に形成されたＷＳｉは、ＷＦ、とＳ　ｉＨ４との反応から供給 され、従って、ウェーハからよりもむしろシランからの珪素か使われれている。

このＷＳｉ膜上に次にＷ層が付着する。

しかし、シランは危険な物質であり、法律及び規制によって許可されている製造 設備中にそれが存在することは望ましくない。この物質は毒性かあり、引火性で 爆発性を用ち、取扱い及び安全に管理するために費用かかかる。ＷのＣＶＤでＳ 　ｉ　Ｈａを使用すると珪素をタングステン膜中に含存させることになり、付着 したタングステン膜の抵抗率を上昇させる結果になる。Ｓ　ｉＨ４も低温で、し ばしば１５℃位の低い温度でＷＦ、と反応し、それによって反応器内の希望しな い場所にタングステンの付着を起こし、しばしば反応器の清掃を必要とし、それ によって反応器の停止時間を増大し、処理能力を低下することになる。

別法として、付着促進層を、タングステン付着の前にシリコン及び誘電体に適用 してきた。そのような一つの層は窒化チタン（ＴｉＮ）である。反応スパッター したＴｉＮ、ＣＶＤによるＴｉＮ、及びＲＴＰで形成したＴｉＮは、誘電体材料 上にタングステンを付着させる効果的な接着層になることが見出されている。′ それにも拘わらず、Ｈ２か還元剤として用いられた場合、ＴｉＮ層へのタングス テンの付着を開始する前に、許容出来ない位長いインキュベーション時間（ｉｎ ｃｕｂａｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ、定温放置時間）、時々数分間の範囲の時間が必要 になることか報告されている。ＷＦ、を還元するために５ｉＨａを用いた場合、 ＴｉＮ膜へのＷの核生成か促進され、しばしば殆と瞬間的になる。

、ＴｉＮ自身はＷＦ、ガスを還元して、約５８０°Ｃより低い温度では揮発しな いフッ化化合物を形成する。ＷＦ、還元反応は典型的には約４５０℃で行われる ので、フッ化化合物か得られた場合、それはウェーハ表面を汚染し、ＴｉＮ表面 上でのＨ２解離を妨げ、それによってＷ形成反応を長くする。

更に、半導体装置の製造で、タングステンを核生成する一層効果的な方法、特に 基体上のＴｉＮ膜上に核生成する方法かめられている。

〔発明の要旨〕

従って、本発明の主たる目的は、シランを用いることなく、半導体ウェーハ上の ＴｉＮ層上へのタングステンの核生成を促進する方法を与えることである。特に 、本発明の目的は、ＷＦ、還元のためにＨ７を用いて半導体ウェーハ上のＴｉＮ 層上でのタングステンの核生成を促進する方法を与えることである。

本発明の更に別な目的は、実質的な時間遅延を起こすことなく、Ｗ付着反応を開 始するタングステン核生成方法を与えることである。本発明の更に別な目的は、 ＴｉＮに付着されるタングステン膜の品質を損なうことなく、タングステンＣＶ Ｄ法を効率的且つ効果的に開始させるタングステン核生成法を与えることにある 。

本発明の原理によれば、ＨｌをＣＶＤ反応器の反応室へ導入し、好ましくはＷＦ ６を導入する前に導入する。本発明によれば、Ｈ２を反応器に導入し、適当な温 度及び適当な圧力で、好ましくは純粋な形であるが、別法としてＷＦ、との混合 物として基体と接触させる。温度及び圧力はＨ８の解離を起こすのに充分なもの とし、ウェーハ表面で遊離水素を生じ、その結果還元反応が開始した時、ＷＦ、 と反応してタングステンを形成するのに充分な量の水素を利用できるようにする 。Ｔ　ｉ　Ｆ　ｘの如き不揮発性フッ化物の形成は、主にＷＦ、ガスと接触する 前に適当な圧力、適当な温度でのＨ！解離から得られた解離水素にウェーハ表面 を露出することにより回避される。もしＷＦ、をＨ２と共に導入するならば、Ｗ Ｆ、還元反応に必要な圧力よりも低く圧力を維持することにより還元反応が起き る前に解離を促進し、それによってＨ３とＷＦ、ガスの低温高圧混合物とウェー ハ表面とが接触しないようにする。その結果、ＴｉＮ表面上でタングステンの核 生成か起き、該生成工程とその後のタングステン蒸着工程とを必要とするのでは なく、唯一つの処理工程でタングステンの付着が進行する。

本発明の好ましい態様として、Ｈｌを約６０トールの圧力て反応器中へ導入し、 次にＨｌ及び基体の温度を処理温度、好ましくは約４５０℃に持って行く。一般 に、高い圧力を用いることにより温度を低下することができ、例えば、４１５℃ では９０トール、約３９０°Ｃて２００トールである。それらの範囲は反応器毎 に異なり、特に質量流量特性及び温度変化特性が異なる場合にはそうである。温 度及び圧力が安定したならば、ＷＦ、を導入し、Ｗの蒸着を開始する。

別法として、ＷＦ、と混合したＨ７を、最初還元反応温度より低い温度で、例え ば約３トールより低く、好ましくは約１００ミリトールの圧力て反応器中へ導入 し、温度を約４５０℃へ上昇させる。次に温度が安定化した時、圧力を約６０ト ールへ上昇させる。それにより蒸着か開始される。

本発明の方法は、ＷＦ、が利用でき、還元される状態になった時、又はその時よ り前に、Ｈ７を解離条件下で基体表面へ持っていく。その結果、タングステンの 基体への付着を遅延させるような、基体からの物質との不揮発性フッ化物は形成 されない。

この方法は、タングステンＣＶＤでは典型的に用いられる条件であるｌトールよ り高い圧力及び４００〜６５０°Ｃの範囲の温度で行われるのか好ましい。

本発明は、ＣＶＤ法からシランを除く利点を与え、タングステンＣＶＤ法の処理 能力を向上し、特にブランケットＷ蒸着のための方法での処理能力を向上し、タ ングステンＣＶＤ法を一層経済的なものにする。

本発明は、反応スパッターによるＴｉＮ、ＣＶＤによるＴｉＮ、ＲＴＰにより形 成したＴｉＮ及び他の同様な基体、特に基体表面へのＷ付着を妨げるか、又はＷ Ｆ、を容易には還元しないフッ化物の如き不揮発性物質を形成する基体の上への タングステンＣＶＤを改良する。本方法は、シリコン、スパッターしたＴｉＷ。

及び窒化珪素上のＴｉと同様、ＣＶＤによるＴｉＮ、反応スパッターによるＴｉ Ｎ及びＲＴＰにより形成したＴｉＮのような基体に対し効果的である。

本発明により、例えば、ＴｉＮ層上に、ＷＦ、還元剤としてＨ７だけを用いて、 約１０秒で、還元用ガスへの過度の露出による基体の損傷を起こすことなく、核 生成を達成することができる。タングステン核生成及び続くタングステンの蒸着 は、別々の核生成工程及び蒸着工程を用いた二段階法とは異なって、一段階で達 成することかできる。

更に、本発明のタングステン核生成法は、ＴｉＮを第一工程で付着し、次に真空 から取り出して第二処理器へ移し、その移動の間ＴｉＮ被覆ウエつノ１が酸素含 存雰囲気に露出され、次に本発明の核生成工程が用いられているタングステン被 覆工程にかけるような順序で用いられる場合に有利である。本発明の方法は、Ｔ ｉＮ処理とＷ被覆工程の両方か、多室集合装置（ｍｕｌｔｉｃｈａｍｂｅｒ　ｃ ｌｕｓｔｅｒ　ｔｏｏｌ）の場合のように真空を解放することなく連続的に行う 場合にも効果的である。

本発明の上述した目的及び他の目的及び利点は、図面についての次の詳細な記述 から一層容易に明らかになるであろう。

〔図面の簡単な説明〕

第１図は、本発明の方法を行うことができるＣＶＤ反応器を例示する図面である 。

第２図は、本発明の好ましい一つの態様の温度及び圧力のプロセスウィンド（ｐ ｒｏｃｅｓｓ　ｗｉｎｄｏｗ）を例示するグラフである。

第３図は、本発明により得られた核生成時間と、別の方法により得られたものと の比較を示すグラフである。

第４図は、被覆と基体との異なった組合せに対して適用された本発明により得ら れた核生成時間を比較するグラフである。

〔図面の簡単な説明〕 本発明のタングステン核生成法は、当業者がＷＦ、還元法を用いて半導体つ工− ハ上にタングステン膜を適用するために選択できる多数のＣＶＤ反応器のとれて 行なってもよく、それらは壁冷却型ＣＶＤ反応器、壁高湿量ＣＶＤ反応器、及び 回転円盤型ＣＶＤ反応器が含まれる。本発明が特に成功を収めている回転円盤型 反応器は、本願と同じ日に出願されたホスター（Ｆｏｓｔｅｒ）その他により発 明された「タングステンＣＶＤに有用な回転サセプタ半導体ウェーハ処理用集合 モジュール装置Ｊ　（ＲＯＴＡＴＩＮＧ　５ＵＳＣＥＰＴＯＲＳＥＭＩＣＯＮＤ ＵＣＴＯＲＷＡＦＥＲＰＲＲｅＥＳＳ［ＮＧ　ＣＬＵＳＴＥＲＴＯＯＬ　ＭＯＤ ＵＬＥ　ＵＳＥＦＵＬ　ＦＯＲ且八ＧへＴ望Ｃ■）と題する同じ誼受は人に譲渡 されている係属中の米国特許出願（参考のため特にここに入れである）に記載さ れている。

本発明が特に成功を収めている別の固定サセプタ壁冷却型反応器は、第１図に概 略的に例示されており、下て説明する。

第１図に関し、壁冷却型ＣＶＤ反応器ｌＯか例示されている。反応器ｌＯは反応 容器１２を有し、その中に金属反応器壁１６内に含まれている反応室１４が定め られており、その反応器壁１６は、その中の冷却水循環口１８及び２０により反 応に至らない温度（ｓｕｂｒｅａｃｔｉｏｎ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）に維持 されている。本発明の方法は、シラン（ＳｉＨ４）を使用することなくタングス テンＣＶＤを行うための方法に関し、従って、壁を反応に至らない温度に維持す るが、その温度は典型的には室温、例えば、２０℃でよい。

反応容器１２内の室１４は、室の上方壁を形成する石英窓２２によって頂部が密 封されている。窓２２は、０−リング２４として例示されている密封材で、例え ば、１０−’トールの真空度へ室１４をポンプて引き、排気するのに効果的な密 封材で壁１６の上方縁に対し密封されている。反応器ｌＯ及び反応器部品は、一 般に垂直軸２６の上に配列されており、その軸の上に半導体ウェーハ２８がセラ ミックピン３０、例えば、４個のピンにより窓２２の下側へ向いた面に対して処 理のために保持されている。窓２２の背後、即ち上に、輻射ヒーター３２の石英 ランプが配置されており、それはウェーハ２８を加熱してＣＶＤ処理のための上 昇させた反応温度へ加熱する働きをする。ウェーハ２８の温度は、ウェーハ２８ の後側と熱的に接触するように窓２２を通って伸びている熱電対３４により検出 して温度制御されている。

容器１２の中心部の所の壁１６の底には、ＲＦｉ極３６かあって、室１４内でプ ラズマＣＶＤ処理或は室清浄化のために用いることができる。電極３６の上には 複数のガス噴射管４０が配置されており、各々に複数の下向きの穴４２か開いて いる。穴４２から処理ガスか室１４中に噴射される。管中の穴４２は、処理中ウ ェーハ２８の表面を横切って全体的に均一なガスの流れを与えるように配置及び 分布されており、最初、電極３６の方へ下向きに流し、次にウェーハ２８の表面 の方へ上昇し、その表面に沿って径方向に外側へ流れ、壁１６の側面を廻って排 出ロリング４４の方へ流れる。

反応器１０でＣＶＤ処理を行う準備として、ウェーハ２８を室Ｉ４中に挿入し、 ピン３０によって窓２２に対し、処理すべきその表面を室１４中へ下向きに向け て保持する。この表面はＴｉＮ膜で被覆されているのか好ましく、その上にタン グステン層を室１４中で付着させる。次に室１４をポンプで引き、最初のガスを 排気し、膜の付着を行う前にウェーハの予熱又は脱気を行う。

本発明の方法の好ましい態様として、水素ガス（Ｈｌ）を先ず導入管４０を通っ て注入し、ウェーハ２８の表面に向かって流し、解離可能なＨｌの充分な供給を 行い、ＣＶＤ反応を開始する前にＷＦ、ガスとの反応及びそのフッ素との結合を 行わせるのに利用できるようにする。このＨ１注入中の室内の圧力は、約６０ト ールであるのか好ましい。次にウェーハ２８の温度を、ヒーター３２のランプを 操作することにより、例えば４５０°Ｃの反応温度へ持っていく。管４０を通っ て室１４中に注入するためにポンプ（図示されていない）へ送ったこの時のＷＦ １ウェーハ２８、及びウェーハ２８と接触して流れるＨ、ガスの温度は、制御さ れた４５０″Ｃの温度で安定化させる。これによってウェーッ１を、Ｈｌの解離 に充分な温度へ持っていくのみならず、一度びＷＦ、が導入されたならば、ＷＦ 、還元反応を促進する条件へ持っていく。

次にＷＦ−ガスを管４０を通って室１４中に、ＷＦ、と予め定められた比率で混 合したＨ２還元ガスの連続的供給と共に注入し、ウェーハ２８の表面に向かって 流す。その結果、ウェーハの表面上ての核生成が約１０秒間で開始し、ＴｉＮ膜 へのタングステンの良好な核生成か行われることが判明している。ＴｉＮ膜上で のタングステンの効果的な核生成は、この態様の核生成方法により室圧力及び反 応温度か第２図の陰を付けた領域によって示されたプロセスウィンド内に入った 時に起きる。

本発明の第二の態様として、ウェーハ２８を窓２２の上に配置し、室１４を排気 した後、Ｈ２とＷＦ、ガスとの混合物を管４０を通って室１４中に注入してつ工 −ハ２８の表面を横切って流れるようにしながら、最初、室圧力を約１００ミリ トールにして、ウェーハ２８の温度を約５００°Ｃに持っていく。次に、ウェー ハ２８の温度及びウェーハ２８と接触しているガスを反応温度、５００°Ｃて安 定化させながら、圧力を６０トールへ上昇させる。Ｈ７とＷＦ、の混合物は、反 応からの全てのフッ素ガスが解離水素と確実に化合するように充分Ｈ２て富むよ うにする。その時反応は約１０秒で核生成を起こして進行し、ＴｉＮ膜上へのＷ の、ＣＶＤか続いて行われる。

上記好ましい態様の中で、好ましい反応温度は４００〜４７０°Ｃの範囲にあり 、圧力は第２図に示した最低よりも高いのか好ましく、例えば、上て言及した６ ０トールにする。

室１４中へＨ２及びＷＦ、ガスを注入する際、ＷＦ、ガスは、第２図のグラフで 例示したウィンドに近い高い温度及び圧力又はどのような温度と圧力との組合せ ても、Ｈ２の注入前に室１４中に入れないようにすべきである。更に、Ｈ２とＷ Ｆ、ガスとの混合物は、温度か低い間、即ち、温度か第２図のウィンドに示した 値以外の所にある時に、高い又は反応圧力でウェーハ２８と接触するように室１ ４中へ入れるへきてはない。そのような条件は、核生成過程を妨害するウェーハ 表面に隣接したＴ　ｉ　Ｆ　ｘ化合物の形成に都合のよいもになる。

本発明の原理とは異なった方法で得られた該生成のよくない結果の例として、Ｗ Ｆ、を、先ずＨ２還元ガスをポンプに送りなから、１６０トールの圧力て管４０ を通って反応室１４中へ注入する。ＷＦ＠をウェーハ２８の表面に接触させた後 、ウェーハ２８δ温度を、例えば、５００°Ｃの反応温度へ持っていき、そこで 安定化させ、反応を開始させる。得られた核生成の結果が悪いと、ＴｉＮの色が 変化してＴｉＮＦｘ化合物がＴｉＮ表面上に形成されたことを示し、付着したタ ングステン膜の端かスクラッチ及びテープ試験て試験すると剥かれる。

同様な不満足な結果は、温度を５００°Ｃに持って行きながら、６０トールの圧 力てＨ２とＷＦ、との混合物を室１４中へ最初に注入することによっても得られ ている。この水準で安定化した温度及び圧力で、付着反応か進行してもＴｉＮ色 の変化が起き、タングステン膜の縁か剥かれ、核生成は悪い。同じ悪い結果は、 ウェーハ２８の温度を、Ｈ７とＷＦ、との混合物を６０トールで注入した後まで 上昇させない場合にも起きる。

上記本発明の方法の態様では、インキュベーション時間、即ちガスを導入してか らＴｉＮ上にタングステンの核生成が始まるまでの遅延時間の比較は、第３図に 例示したように、従来法を記載した文献に記録されている時間と比較されている 。第４図は、ＣＶＤによるＴｉＮ及びＲＩＳによるＴｉＮ上へのタングステンの 付着について本発明を使用した場合と、核生成することがこれまで知られている 基体コスパッターしたＴｉＷ基体、シリコン基体、及びチタン被覆３ｉＮｘ基体 上へのタングステン付着とのそのような比較を示している。第３図の試験は、イ ンキュベーション時間を示し、本発明では０．１６分、ラナ（Ｒａｎａ）その他 による［タングステンのブランケット蒸着のための接着層としてのＴｉＮ及びＡ Ｉの薄層Ｊ　（Ｔｈｉｎ　Ｌａｙｅｒｓ　ｏｆ　ＴｉＮ　ａｎｄ　Ａｌ　ａｓ　 Ｇｌｕｅ　Ｌａｙｅｒｓ　ｆｏｒ　Ｂｌａｎｋｅｔ　Ｔｕｎｇｓ狽■■ （Ｉｗａｓａｋｉ）その他による、［平面状配線のためのＴｉＮ上でのＷＦ、の Ｈ８還元により形成されたブランケットＣＶＤ　−ＷＪ　（Ｂｌａｎｋｅｔ　Ｃ ＶＤ−Ｗ　Ｆｏｒｍｅｄ　ｂｙ　ＨａＲｅｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　＃　ｏｎ　Ｔ ＩＮ　ｆｏｒ　Ｐｌａｎａｒ　Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）　、Ｔｕｎｇ ｓｔｅｎ　ａｎｄ@０ｔｈｅｒ Ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ　Ｍｅｔａｌｓ　ｆｏｒ　ＶＬＳＩ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉ ｏｎｓ　Ｖ　、　（Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｒｅ５ｅａｒｃｈ@５ｏｃｉｅｔい、 ＩＪａｔ、　Ｒｅｓ、　Ｓｏｃ、　Ｓｙｍｐ、　Ｐｒｏｃ、　ＶＬＳＩ　Ｖ、　 ＋９９０　、第１８７頁〜第１９３頁；及びスミス（Ｓｍｉｔｈ）によるｒＣＶ ＤタングステンのためのＣＶＤ窒化チタン核生成層」（ＣＶＤ　Ｔｉｔａｎｉｕ ｍ　Ｎ１ｔｒｉｄｅ　Ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ　Ｌａｙｅｒ　ｆｏｒ　ＣＶＤ　Ｔ ｕｎｇｓｔｅｎ）、Ｔｕｎｇｓｔ■氏@ａｎｄ Ｏｔｈｅｒ　Ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ　Ｍｅｔａｌｓ　ｆｏｒ　ＶＬＳＩ　Ａｐｐ ｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｉｎ　１９９０　、（Ｍａｔｅｒｉａ撃■ Ｒｅｓｅａｒｃｈ　５ｏｃｉｅｔｙ、　ＶＳＬ［Ｖｌ）、Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ 　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ、　１９９１、第２６７頁〜第２７３頁：に記載され た方法についてはインキュベーション時間は、夫々約１０分、７分、及び５分以 上であった。第４図の試験結果は本発明によるＣＶＤによるＴｉＮ上へのＷのイ ンキュベーション時間を示し、ＲＩＳによるＴｉＮ上へのＷては１０００秒であ り、それはＳｉ上へのＷのｌ０９７秒、ＴｉＷ上へのＷの９．９秒に対する９、 １秒、及びチタン被覆ＳｉＮｘ上へのＴｉの９．７秒に匹敵する。

上記本発明の態様によりＴｉＮ上へｌμの厚さて付着したタングステン膜では、 ウェーハの表面を横切って７〜９μΩ／　ｃ　ｍの範囲の抵抗率が得られた。ｌ μＸ１μのＳＥＭ断面の特徴は、１μ×６μのＳＥＭ断面の特徴と同様に、１０ ０％のステップカバレッジ（ｓｔｅｐ　ｃｏｖｅｒａｇｅ）を生じていた。

本発明とは異なった、不揮発性ＴｉＦｘ化合物の形成に都合のよい条件下てＷＦ 、を注入した上記方法では、オージェ深ざ試験（Ａｕｇｅｒ　ｄｅｐｔｈ　ｔｅ ｓｔｓ）は核生成か悪い結果になり、表面層中のタングステンの原子％は２５％ 未満てあり、チタンの原子％は５０％より多かった。

これに対し、本発明の方法では、ＴｉＮ上へのタングステンについてのオージェ 深さプロファイルは、膜の９５％を超える主要部分か極めて僅かな不純物しかな いタングステンから形成されていることを示しており、表面層中のチタンの原子 ％は１％以下であり、Ｗ膜及びＴｉＮ層中のフッ素の量は些細なものてあった。

更に、本発明の一態様として、上に記載したタングステン核生成法を、上で言及 した同し鐘受は人に謙譲されている特許出願に開示された型のＣＶＤ集合モジュ ール装置で用い、この場合ＴｉＮ膜を蒸着し、次に装置の真空を解放することな く、或はＴｉＮ被覆ウェーハを大気に曝すことなく、ＴｉＮ膜上に本発明の方法 によりタングステン被覆を適用し、核生成した。そのような方法では、ウェーハ は集合装置の一つのモジュール中でＴｉＮ膜で被覆されるのか好ましく、次に、 不活性低圧雰囲気を内部に維持した移動モジュールを通って第二〇ＶＤモノニー ルへ移し、そこで上記本発明の核生成工程及びタングステン蒸着工程を行う。

上て述へたことから、記載した態様の種々の変更を、本発明の原理から離れるこ となく用いることかできることは、当業者には明らかてあろう。

ＦＩＧ、Ｊ ウェーハ温度　（’Ｃ） 時間（分） ＦＩＧ、３ ＦｉＧ、４ 補正書の写しく翻訳文）提出書帽許法＃１１８４条の８）

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．シランを用いることなく、単体タングステンを基体上に付着させるための真 空室中で行うタングステンＣＶＤ法でタングステンを核生成する方法において、 前記室中へ水素を注入し、前記室を、ＷＦ６をその室中に導入する前にウェーハ 表面で水素解離反応を行わせるのに充分な圧力及び温度に持って行き、そして次 にＷＦ６を、基体上にタングステンを付着させる結果になる還元反応を生じさせ るＨ２との比率及び圧力及び温度で前記室中に注入する、諸工程からなるタング ステン核生成法。
2. ２．水素を室中へ注入し、ＷＦ６を室中に導入する前にＷＦ６の還元反応を生じ させるのに充分な圧力及び温度へ持っていく、請求項１に記載の方法。
3. ３．反応圧力が約３トールより高い、請求項１に記載の方法。
4. ４．反応圧力が、約５０トールより高い、請求項１に記載の方法。
5. ５．反応温度が約４００℃より高い、請求項１に記載の方法。
6. ６．基体が、その上にＴｉＮから形成された表面膜を有する、請求項１に記載の 方法。
7. ７．シランを用いることなく、単体タングステンを基体上に付着させるための真 空室中で行うタングステンＣＶＤ法でタングステンを核生成する方法において、 前記室中へ水素とＷＦ６とのガス混合物を注入し、前記室をＷＦ６の還元反応の ための圧力より低い圧力に、基体温度をそのような圧力で水素の解離を起こす温 度より低くしながら維持し、そして 基体の温度を少なくとも水素の解離を起こす温度に維持し、そして次に前記室の 圧力をＷＦ６還元反応圧力へ上昇させる、諸工程からなるタングステン核生成法 。
8. ８．反応に至らない圧力が約１トールより低い、請求項７に記載の方法。
9. ９．反応圧力が約３トールより高い、請求項７に記載の方法。
10. １０．反応圧力が約５０トールより高い、請求項７に記載の方法。
11. １１．反応温度が約４００℃より高い、請求項７に記載の方法。
12. １２．基体が、その上にＴｉＮから形成された表面膜を有する、請求項７に記載 の方法。
13. １３．シランを用いることなく、真空室中でＷＦ６を還元し、タングステンを基 体上に付着させることにより行うＣＶＤ法でタングステンを核生成する方法にお いて、 水素を含むガスを前記室中へ注入し、 前記室中への水素の導入と共に、又はその後で、ＷＦ６含有ガスを前記室中へ注 入し、 前記室中のガスの圧力を、反応に至らない圧力から少なくとも最低の反応圧力ま で上昇させ、 前記室内のウェーハ及びガスの温度を、少なくとも最低の反応温度へ上昇させ、 然る後、前記室内のＷＦ６ガスを最低反応圧力へ上昇させる、諸工程からなるタ ングステン核生成法。
14. １４．基体が、ＣＶＤ　ＴｉＮ、ＲＩＳ　ＴｉＮ、又はＲＴＰにより形成された ＴｉＮからなる群から選択された材料から形成された表面を有する、請求項１３ に記載の方法。
15. １５．反応圧力が約５０トールより高い、請求項１３に記載の方法。
16. １６．反応温度が約４００℃より高い、請求項１３に記載の方法。
17. １７．基体温度を反応温度へ上昇させる前に、反応室中のＷＦ６ガスを、約１ト ール以下の圧力に維持する、請求項１３に記載の方法。
18. １８．Ｈ２及びＷＦ６ガスを導入する前から、ウェーハへのタングステン付着工 程が完了した後まで、ウェーハを横切る界面層を薄くし、前記ガスとウェーハと の間の物質移動を促進するのに充分な速度でウェーハをその中心の廻りに回転さ せる、請求項１３に記載の方法。
19. １９．ウェーハ上にＴｉＮ膜を付着し、タングステン膜上にＷ膜を付着させるた めに、更に、 ウェーハ処理装置の第一真空処理室内でウェーハ上にＴｉＮ膜を付着し、前記Ｔ ｉＮ膜を上に有するウェーハを、前記ウェーハ処理装置の第二真空処理室へ移し 、そして 前記第二真空処理室内で、ガス注入工程、圧力上昇工程、温度上昇工程をウェー ハに対し行う、 予備工程を行う、請求項１３に記載の方法。
20. ２０．第一及び第二室が、それらの間に、真空圧力水準に維持された不活性ガス の入ったウェーハ移動路を有する同じウェーハ処理装置内で接続されており、ウ ェーハの移動を、前記ウェーハを外部環境に露出することなく、前記第一室から 第二室への間前記ウェーハを真空圧力水準で不活性ガス中に維持しながら行う、 請求項１９に記載の方法。