DE3631758A1 - Verfahren zur herstellung von duennen wolframfilmen auf substraten - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ganz allgemein die Ausbildung von dünnen Wolframfilmen auf Substraten. Insbesondere betrifft sie ein Verfahren zur Abscheidung von haftenden Wolframfilmen auf dielektrischen Oberflächen, wie Siliciumdioxid und Siliciumnitrid.

Bei der Herstellung von Halbleiter-Einrichtungen ist es oftmals erwünscht, dünne Schichten oder Filme aus Metall auf verschiedenen dielektrischen Oberflächen abzuscheiden, um die Komponenten von integrierten Schaltungen herzustellen. Das Verfahren der Abscheidung von Metallfilmen wird oftmals als Metallisation bezeichnet. Weil die aus der Metallisation erhaltenen Schichten damit verbundene variierende Spannungen aufweisen, und weil die Grenzflächen zwischen diesen Schichten variierende Grade an chemischer Bindung besitzen, wurde festgestellt, daß gewisse Metalle nicht sehr gut an Dielektrika haften. Dies ist der Fall bei auf Siliciumdioxid durch chemische Abscheidung in der Dampfphase (CVD) abgeschiedenem Wolfram, wie dies von C. M. Melliar-Smith et al., in "Chemical Vapor Deposited Tungsten for Semiconductor Metallizations", Journal of The Electrochemical Society, Vol. 121, No. 2, Seiten 298 bis 303, berichtet wurde.

Es ist jedoch erwünscht, haftende Wolframfilme auf dielektrischen Oberflächen auszubilden, weil Wolfram eine hohe Leitfähigkeit aufweist und nicht in Bereiche hoher Stromdichte wandert, wo der Film dünn ist, wie dies Aluminium tut. Dieses Phänomen wird oftmals als "Elektromigration" bezeichnet und kann bewirken, daß sich Teile der Metallisationsschicht abtrennen. Außerdem ist Silicium in Aluminium löslich und Silicium wird dort, wo sie in Kontakt sind, die Aluminiumoberfläche durchdringen, wobei Poren zwischen den zwei Oberflächen verbleiben. Dieses Phänomen wird oftmals als "Nageln" ("spiking") bezeichnet.

Silicium ist nicht in Wolfram löslich und infolge seiner hohen Leitfähigkeit und Migrationsbeständigkeit wurden Versuche unternommen, Kontaktlöcher und Durchgänge von integrierten Schaltungen mit Wolfram auszufüllen, wie beispielsweise das in der schwebenden Anmeldung Serial No. 7 33 445, eingereicht im Mai 1985 (PCT/US 86/00 994, eingereicht am 9. Mai 1986) beschriebene Verfahren. Bei derartigen Verfahren wird Wolfram selektiv auf dem Metall und den Halbleiteroberflächen abgeschieden, wo die Adhäsion zufriedenstellend ist. Die Abscheidung auf den dielektrischen Oberflächen ist in diesen Verfahren nicht erwünscht.

Es wäre von Vorteil, Wolfram in einer Weise abzuscheiden, welche ein gleichzeitiges Ausfüllen der Kontaktlöcher und Durchgänge unter Bildung einer Metallisationsschicht erlaubt. Die Produktionsleistung würde gesteigert und die Zahl der Kontaktgrenzflächen verringert sein, wodurch die Leistungsfähigkeit der Einrichtung verbessert wäre.

Probleme hinsichtlich der Adhäsion der Metallisationsschicht wurden üblicherweise durch die Verwendung eines Adhäsionspromotors oder "Leimschicht" zwischen den nichthaftenden Materialien überwunden. Jedoch sind Adhäsionspromotoren, die für durch chemische Abscheidung in der Dampfphase abgeschiedene Wolframfilme geeignet sind, schwierig zu erhalten.

Wolframsilicide sind bekannte Adhäsionspromotoren für CVD- Wolfram. Jedoch sind Schichten von Wolframsilicid (WSi₂) schwierig abzuscheiden. Es ist eine spezielle Anlage zur Erzeugung dieser Schichten durch Reaktion von SiH₄ und WF₆ erforderlich. Durch Zerstäuben abgeschiedene Leimschichten sind viel einfacher herzustellen und erfordern keine komplexe Anlage. Sowohl zerstäubtes Titan als auch Chrom wurden als Adhäsionspromotoren für CVD-Wolfram vorgeschlagen. Jedoch wurde festgestellt, daß sie nicht zufriedenstellend sind. In "A Study of the Adherence of Tungsten and Molybdenum Coatings", J. I. Federer et al., Proceedings of the International Conference on Chemical Vapor Deposition, 3. Auflage, Seiten 591 bis 599 zitieren die Autoren eine Verdrängungsreaktion zwischen Chrom und den Gasen der chemischen Abscheidung in der Dampfphase als Grund für die schlechte Adhäsion. Die Chromschicht wird durch diese Verdrängungsreaktion weggeätzt.

Ein Verfahren zum Abscheiden von zerstäubten Wolframfilmen auf einer dielektrischen Oberfläche wird in der US-PS 44 04 234 beschrieben. In dieser Patentschrift wird die Adhäsion von zerstäubten Metallisationsschichten durch partielles Überziehen einer dielektrischen Oberfläche von Siliciumdioxid mit CVD-Wolfram oder CVD-Molybdän gefördert. Die Partialabscheidungen von Wolfram oder Molybdän bilden kleine Inseln auf der dielektrischen Oberfläche, wobei die Oberfläche zur Förderung der Adhäsion aufgerauht wird. Leider ist dieses Verfahren zur Herstellung von integrierten Schaltungen mit einer hohen Komponentendichte und hohen Aspektverhältnissen ungeeignet, da es sehr große Maßstabintegration-(VLSI-) und ultragroße Maßstabintegration-(ULSI)Anwendungen verlangt.

Zerstäubte Metallisationsschichten liefern nicht die durch CVD-Metallisationsschichten erhaltene Gleichmäßigkeit und sie passen sich auch nicht der darunterliegenden Oberfläche an. Dies wird von I. A. Blech und H. A. Vander Plas in ihrem Artikel "Step Coverage Simulation and Measurement in a dc Planar Magnetron Sputtering System", J. Appl. Phys., Vol. 54 (6), Juni 1983, erläutert. Insbesondere diskutieren Blech und Plas die Bedeckung von zerstäubten Schichten über nichtplanaren Bereichen, was in diesem Artikel als "Stufenbedeckung" bezeichnet wird. Diese Nichtanpassung in zerstäubten Schichten ist darauf zurückzuführen, daß das Zerstäuben ein "line-of-site"- Verfahren ist, bei welchem die Metallquelle von der Oberfläche entfernt ist, was eine gleichmäßige Abscheidung erschwert. Bei den chemischen Abscheidungsverfahren in der Dampfphase ist die Metallquelle ein Gas, welches die Oberfläche der darunterliegenden Schicht berührt, wodurch eine gleichmäßige Gelegenheit zur Abscheidung an jedem Punkt der Oberfläche ermöglicht wird. Als Ergebnis sind nichtplanare Bereiche mit hohen Aspektverhältnissen (die einen Höhe/Breite- Wert von größer als 1/2 aufweisen) schwierig durch Zerstäubungsverfahren auszufüllen.

Die vorliegende Erfindung wurde als Antwort auf das Bedürfnis des Standes der Technik für ein geeignetes Verfahren entwickelt, welches haftende Wolfram-Metallisierungsschichten, erhalten durch chemische Abscheidung in der Dampfphase, liefert, geeignet für eine Verwendung in VLSI- und ULSI-Anwendungen.

In ihrem weitesten Sinne umfaßt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von haftenden Wolframfilmen, die durch chemische Abscheidung in der Dampfphase über einer dielektrischen Oberfläche abgeschieden worden sind. Dies wird durch die Verwendung eines Molybdän-Adhäsionspromotors oder Leimschicht erreicht. Diese Molybdän-Leimschicht wird durch die reaktiven Gase der chemischen Abscheidung von Wolfram in der Dampfphase nicht angegriffen und fördert eine ausgezeichnete Adhäsion von Wolfram über das Siliciumdioxid, sowohl an den planaren als auch an den nichtplanaren Bereichen, mit hohen Aspektverhältnissen (Höhe/Breite), insbesondere dort, wo die Aspektverhältnis-Werte größer als 1 sind. Insbesondere betrifft diese Erfindung ein Verfahren zur Abscheidung eines zusammenhängenden, konformen Wolframfilms über eine dielektrische Oberfläche, bestehend aus Siliciumdioxid oder Siliciumnitrid, welches die nachfolgenden Stufen umfaßt: Abscheidung von Molybdän durch Zerstäuben auf eine dielektrische Oberfläche zur Herstellung einer zusammenhängenden Schicht darauf; und anschließend Abscheidung von Wolfram auf der haftenden Molybdänschicht durch chemische Abscheidung in der Dampfphase.

Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Erhöhung der Adhäsion von CVD-Wolframfilmen über Siliciumdioxid zu schaffen, um eine zusammenhängende konforme Metallisationsschicht herzustellen, die für eine Verwendung in integrierten Schaltungen geeignet ist.

Andere Aufgaben der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.

Die dielektrischen Oberflächen, die gemäß dieser Erfindung verarbeitet werden können, schließen Oberflächen von Siliciumdioxid und Siliciumnitrid ein. Derartige Oberflächen sind besonders in den Transistoren und integrierten Schaltungen, die von der Elektronikindustrie verwendet werden, üblich. Diese Oberflächen können auf ein Substrat, wie beispielsweise auf die Halbleiteroberfläche einer Siliciumscheibe oder -chip zur Schaffung einer isolierenden Schicht über dem Substrat durch Zerstäuben aufgebracht werden. Gegebenenfalls kann eine Siliciumdioxidschicht durch Oxidation der Silicium- Halbleiteroberfläche des Substrats erzeugt werden. Außerdem kann die Siliciumdioxidschicht auf einem Substrat über eine chemische Abscheidung in der Dampfphase oder durch eine plasmagesteigerte chemische Abscheidung in der Dampfphase durch Reaktion von Silanhomologen, d. h. SiH₄ und SiCl₂H₂, mit einer Sauerstoffquelle, d. h. O₂ und N₂O, abgeschieden werden. Für die plasmagesteigerte chemische Abscheidung in der Dampfphase erzeugte ein RF-Generator ein Plasma, was seinerseits die Aktivität des Gases erhöht und eine Abscheidung bei tieferen Temperaturen ermöglicht.

Die dielektrischen Oberflächen können zusammenhängende, planare Oberflächen oder gemusterte, nichtplanare Oberflächen sein, wie beispielsweise die Oberflächen einer Siliciumscheibe mit gemusterten Kontaktlöchern und Durchgängen, in denen das darunterliegende Substrat freiliegt. Diese gemusterten dielektrischen Oberflächen können durch dem Fachmann bekannte Verfahren, wie beispielsweise durch ein photolithographisches Verfahren, erhalten werden, bei welchen die Oberfläche mit einem Photolack behandelt, maskiert und Strahlungsenergie ausgesetzt wird. Wenn die gemusterte dielektrische Oberfläche durch ein photolithographisches Verfahren erhalten wurde, liegt die Tiefe der Kontaktlöcher vorzugsweise im Bereich von 1 nm bis 3 µm (10 Å bis 3 Mikron), und besonders bevorzugt von etwa 50 nm bis 1 µm (500 Å bis 1 Mikron).

Auf diese dielektrische Oberfläche wird eine Molybdän-Leimschicht oder Adhäsionspromotor durch Zerstäuben aufgebracht. Der Ausdruck "Zerstäuben" oder "Zerstäubungsabscheiden", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf ein Verfahren zum Abscheiden von metallischen Filmen, worin Metallatome von einer Elektrode als Materialquelle durch Bombardieren der Elektrode mit den Ionen eines inerten Gases, wie Argon, entfernt werden. Diese Argonionen werden durch Bestrahlen des Argons mit einer hohen Frequenz erzeugt. Durch die Elektrode wird ein Gleichstrom geleitet, um die Argonionen anzuziehen. Die bombardierenden Argonionen schlagen dann Metallatome aus der Elektrode heraus und liefern einen Metallatom-Dampfdruck. Wenn das System mit Metallatomen gesättigt ist, kondensieren sie sich auf kalten Oberflächen, einschließend diejenigen des Substrats. Die Erzeugung des Plasmas wird fortgesetzt, bis die Metallatome, welche auf dem Substrat kondensieren, eine Schicht einer gewünschten Dicke bilden.

Zur Herstellung der Molybdän-Leimschicht ist im wesentlichen irgendein dem Fachmann bekanntes Zerstäubungsverfahren geeignet. Dies schließt das Glimmentladung-Zerstäuben, das zylindrische Magnetron-Zerstäuben, das planare Magnetron-Zerstäuben, das "sgun"-Magnetron-Zerstäuben und die Ionenstrahlabscheidung, ein, insbesondere durch Vossen und Kern, Thin Film Processes, Academic Press (1978), Seiten 12 bis 204, beschrieben. Im wesentlichen ist irgendeine Vorrichtung, die für das Zerstäuben der Molybdän-Leimschicht geeignet ist, geeignet. Derartige Einrichtungen werden insbesondere von Vossen und Kern beschrieben. Diese Einrichtungen variieren im allgemeinen mit dem verwendeten Magnetron, das zirkular, planar, zylindrisch, etc., sein kann.

Das Zerstäuben der Molybdänschicht setzt die dielektrische Oberfläche keinen aggresiven Reaktionsteilnehmergasen wie in der chemischen Abscheidung in der Dampfphase aus. Die Überdeckung der dielektrischen Oberflächenmaterialien erfolgt nicht in Gegenwart des Plasmas und des Molybdändampfs und daher bleiben die dielektrischen Oberflächen intakt. Insofern als das Zerstäubungsverfahren von der "line-of-site"-Geometrie abhängig ist, füllen die vorliegenden Zerstäubungsverfahren Kontaktlöcher, Durchgänge und andere Bereiche mit einem hohen Aspektverhältnis nicht gleichmäßig. Jedoch wird das Zerstäuben eine zusammenhängende Molybdän-Leimschicht auf der dielektrischen Oberfläche liefern.

Der Ausdruck "zusammenhängend", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf eine Beschichtung, welche zumindest die Hochprofil- Oberflächen des Dielektrikums vollständig bedeckt, d. h. die planaren Oberflächen, verschieden von denjenigen Oberflächen innerhalb der Kontaktlöcher, Durchgänge und anderen Bereichen mit einem hohen Aspektverhältnis. Der Ausdruck "nichtplanare Bereiche mit einem hohen Aspektverhältnis" bezieht sich auf Zonen, worin die Hochprofil-Oberflächen weggeätzt sind, wie beispielsweise durch Photolithographie, unter Bildung eines Loches oder Durchgangs mit einem Wert von hoher Höhe/Breite, der im allgemeinen über 1/2 liegt. Daher brauchen die Seitenwände und der Boden von Kontaktlöchern nicht mit der Molybdän-Leimschicht überzogen sein. Solang wie das Molybdän die Hochprofil-Oberflächen, welche die Kontaktlöcher umgeben, bedeckt, wird das Ergebnis zufriedenstellend sein, da Wolfram die Löcher während einer nachfolgenden Verarbeitungsstufe ausfüllen wird.

Obwohl das zerstäubte Molybdän die Oberflächen innerhalb der Kontaktlöcher, Durchgänge, etc., nicht bedecken muß, können die zerstäubten Molybdänschichten diese Oberflächen bedecken, ohne daß dies vom Gegenstand der vorliegenden Erfindung abweicht. Falls möglich wird vielmehr die Abscheidung einer gleichmäßigen Molybdänschicht, welche an alle Oberflächen des Dielektrikums, einschließend nichtplanare Oberflächen, angepaßt ist, bevorzugt.

Die Dicke der Molybdän-Leimschicht ist so gewählt, daß die Spannung der Schicht auf ein Minimum herabgesetzt wird, während die Kontinuität der Schicht auf der Oberfläche des Dielektrikums aufrechterhalten wird. Eine Leimschicht von Molybdän mit einer Dicke von etwa 25 bis 100 nm (250 bis 1000 Å) wird bevorzugt, wobei eine Dicke mit angenähert 50 nm (500 Å) besonders bevorzugt wird. Wo jedoch dünnere, zusammenhängende Schichten gleichmäßig abgeschieden werden können, können diese erwünscht sein. Das Verfahren dieser Erfindung hat keine Obergrenze für die Dicke der durch Zerstäubung aufgebrachten Molybdän- Leimschicht; jedoch kann ein Verstopfen der Kontaktlöcher und Durchgänge erfolgen, wo die zerstäubte Molybdänschicht zu dick ist.

Nach der Abscheidung der zusammenhängenden Molybdänschicht wird eine Wolfram-Metallisationsschicht auf das Substrat durch chemische Abscheidung in der Dampfphase aufgebracht. Die Wolfram- Metallisationsschicht wird sowohl zusammenhängend als auch angepaßt sein. Der Ausdruck "angepaßt" bezieht sich auf eine Schicht, welche die gesamte darunterliegende Oberfläche, einschließend planare Bereiche mit hohem Profil und nichtplanare Bereiche mit einem hohen Aspektverhältnis bedeckt. Das Wolfram wird die Kontaktlöcher, Durchgänge und andere Bereiche mit hohen Werten für Höhe/Breite ausfüllen. Dies im Hinblick darauf, daß die chemische Abscheidung in der Dampfphase ein Materialsynthese-Verfahren ist, in welchem die Bestandteile in der Dampfphase sind und unter Bildung eines Films auf der Oberfläche reagieren.

Die chemische Abscheidung in der Dampfphase hängt nicht von der "line-of-site"-Geometrie ab. Jeder Punkt auf der Oberfläche, der in Kontakt mit dem Gas ist, stellt einen Ort für das Filmwachstum dar. Wenn diese Erfindung angewandt wird, können Dicken der Wolfram-Metallisierungsschichten bis zu 3 µm (3 Mikron) erreicht werden. Von dickeren Filmen wird angenommen, daß sie an einer zu hohen Spannung leiden. Der bevorzugte Bereich beträgt etwa 50 nm bis 2 µm (500 Å bis 2 Mikron).

Für die Verwendung in dieser Erfindung ist im wesentlichen ein beliebiges Verfahren zur Abscheidung von Wolfram durch chemische Abscheidung in der Dampfphase geeignet. Die üblichsten CVD-Verfahren zur Abscheidung von Wolfram sind solche, welche WF₆ oder WCl₆ reduzieren. Diese Wolfram-CVD-Verfahren, welche die Reaktion

WF₆ + 3H₂ → W↓ + 6HF↑

anwenden, sind für diese Erfindung besonders geeignet. Eine detailliertere Beschreibung eines Verfahrens der chemischen Abscheidung in der Dampfphase wird von Kirk-Othmer in Encyclopedia of Chemicl Technology, 3. Auflage, Vol. 13, Seite 636 und von Vossen und Kern in Thin Film Processes (1978), Seiten 257 bis 319, wie oben angegeben, beschrieben.

Verfahren der chemischen Abscheidung in der Dampfphase, die geeignet sind, sehen vor
(1) den Transport (Messen und Steuern) der Reaktionsteilnehmer und der Verdünnungsgase in den Reaktor zum In-Kontakt- bringen mit der Substratoberfläche und zur Ermöglichung der Adsorption der Reaktionsteilnehmer auf der Oberfläche,
(2) die erforderliche Reaktionswärme der reagierenden Gase und die Ausbreitung der reagierenden Gase auf der Oberfläche, und
(3) den Transport von Nebenprodukt-Gasen aus dem Substrat, welche von der Oberfläche desorbieren.

Die geeigneten CVD-Verfahren schließen Tieftemperatur-CVD, Hochtemperatur-CVD, Niederdruck-CVD, plasmagesteigertes CVD und CVD bei atmosphärischem Druck, ein. Das bevorzugte Verfahren ist Niederdruck-CVD.

Es ist im wesentlichen irgendeine für die Durchführung der chemischen Abscheidung in der Dampfphase von Wolfram geeignete Vorrichtung für die Verwendung in dieser Erfindung geeignet. Derartige Vorrichtungen schließen sowohl Heißwand- und Kaltwand-Reaktoren einer Horizontal-, Sockel-, Rohr- und Spiralrohr-Anordnung ein, wie dies von Vossen und Kern in Thin Film Processes beschrieben wird.

Bevorzugte Bedingungen für das Verfahren zur chemischen Abscheidung in der Dampfphase sind Temperaturen im Bereich von etwa 300° bis 700°C und Drucke von angenähert 0,1 Torr bis etwa 1 Atmosphäre. Bevorzugte Temperaturen fallen innerhalb des Bereiches von etwa 400° bis 500°C und bevorzugte Drucke liegen im Bereich von etwa 1 bis 2 Torr. Das Verhältnis von Wasserstoff zu Wolframhexafluorid kann zwischen angenähert 3:1 und 1000:1 liegen. Die bevorzugten Verhältnisse fallen innerhalb des Bereichs von 5:1 bis 20:1, wobei Verhältnisse mit angenähert 20:1 besonders bevorzugt werden.

Bei der Durchführung dieses Verfahrens ist der hergestellte Gegenstand für eine weitere Verarbeitung geeignet. Wenn Wolfram auf dem Substrat nach den hier offenbarten Verfahren abgeschieden worden ist, wird es eine Metallisationsschicht mit einer guten Adhäsion, einer ausgezeichneten Abdeckung der Kontaktlöcher und Durchgänge mit wenig oder keinem Abbau des dielektrischen Substratmaterials liefern.

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung besonderer Ausführungsformen dieser Erfindung, sollen diese jedoch nicht beschränken.

Beispiele 1 bis 18

In diesen Beispielen wurde ein Kaltwand-Reaktor, hergestellt durch die Firma Materials Research Corp. zur Zerstäubung der Adhäsionsschicht auf die Siliciumscheibe verwendet. Es wurden drei Typen von Metalladhäsionsschichten versucht, einschließend Molybdän, Titan und Chrom. Außerdem wurde die Adhäsion von durch chemische Abscheidung in der Dampfphase von Polysilicium untersucht. Die obigen Metalle wurden in einer Dicke von etwa 50 nm (500 Å) abgeschieden, während das Polysilicium in einer Dicke von etwa 100 nm (1000 Å) abgeschieden wurde. Wolfram wurde mit variierenden Dicken über den Metalladhäsionsschichten und dem Polysilicium abgeschieden. Die Dicken lagen im Bereich von etwa 0,5 bis 2,5 µm (0,5 bis etwa 2,5 Mikron). Wolfram wurde in einem bei etwa 450°C mit einer Mischung von Wasserstoff und Wolfram in einem Verhältnis von etwa 10-20:1 betriebenen Kaltwand-Reaktor abgeschieden. Die Abscheidung wurde während eines Zeitraums von angenähert 10 bis 25 Minuten durchgeführt. Die hergestellten Laminate wurden auf ihre Adhäsion gemäß den unten unter der Überschrift "Versuchsergebnis" beschriebenen Tests untersucht. Einzelheiten hinsichtlich der Wolframdicke, der Identität der Adhäsionsschicht und der Adhäsionsbewertung sind in der nachfolgenden Tabelle I angegeben.

Das Beispiel 1 erläutert den Grad der erhaltenen Adhäsion für Wolfram an einer Halbleiter-Oberfläche (nicht-dielektrisch) und das Beispiel erläutert den Grad der Adhäsion, erhalten für Wolfram an einer dielektrischen Oberfläche, Siliciumdioxid. Die Beispiele 1 und 2 liegen nicht innerhalb des Rahmens dieser Erfindung. Sie werden zur Kalibrierung des Grades der Adhäsion in den gemäß dieser Erfindung hergestellten Gegenständen angegeben.

Tabelle IVergleichende Werte der Adhäsion, erhalten von verschiedenen Leimschichten

*  Abscheidung von Wolfram direkt auf SiO₂

** Es wurde keine Abscheidung erzielt.

Diese Tabelle erläutert, daß Molybdän eine überlegende Adhäsionsschicht für alle Dicken von CVD-Wolfram ist. Lediglich eine Kombination einer 50 µm- (500 Å-)Titanadhäsionsschicht und eine 2,1 µm- (2,1 Mikron-)Wolframmetallisationsschicht entsprach der Adhäsionsbewertung, welche für alle Molybdän- Wolfram-Kombinationen erhalten wurde. Bei Chrom war die Adhäsion immer schlecht und gegebenenfalls fand keine Abscheidung statt.

Versuchsergebnis

Um die Adhäsion der Leimschichten für CVD-Wolfram zu bewerten, wurden die in der nachstehenden Tabelle II beschriebenen Adhäsionstests angewandt. Das verwendete "Band" war ein 19,05 mm (3/4″) breites Cellophan-Band No. 6100 der Firma LePages, Inc., Pittsburgh, PA.

Wo "geätzt" steht, wurde die Wolframschicht mit schwarzem Wachs durch Placieren einer Reihe von Punkten auf der Oberfläche maskiert. Ein nasses Ätzmittel wurde zur Entfernung des nichtabgedeckten Wolframs auf die maskierte Oberfläche aufgebracht. Das nasse Ätzmittel enthielt 30 g K₃Fe(CN)₆, 10 g NaOH und 100 ml H₂O. Das Wachs wurde entfernt und die Adhäsion des zurückbleibenden Wolframs kontrolliert.

Beim "Ritzen" wurde ein mit einer Diamantspitze versehener Schreiber zum Schneiden von 6 bis 8 Linien innerhalb der Wolframschicht verwendet. Die Adhäsion der Ritzmarkierungen wurde kontrolliert.

Tabelle IIAdhäsionsbewertungen

Wenn es aushält:Wird es bewertet mit:Nichts, spontane Delaminierung0  Keine spontane Delaminierung1  Messingdrahtbürste (Bürsten)2,0
Bandziehen versagt, Aushalten des
Bürs Aushalten des Bandziehens,kein Ätzen3,0Ätzen; schwarzes Wachs, Naßätzen3,1Bürste 2 über Ätzlinien4,0
Bandziehen über Ätzlinien5,0Ritzen5,1Bürsten6,0Bandziehen über Ritz-Linien7,0

Die Dicke der Molybdän-Leimschicht und der Wolfram-CVD- Schicht kann im weiten Bereich variieren. Diese und ähnliche Variationen des Verfahrens sind für den auf diesem Gebiete tätigen Fachmann aus der vorstehenden Offenbarung ohne weiteres ersichtlich und liegen daher innerhalb des Bereiches der Erfindung.

Auf alle in der vorliegenden Beschreibung angeführten Patentschriften und Veröffentlichungen wird ausdrücklich Bezug genommen und der Offenbarungsgehalt aller dieser Veröffentlichungen durch diese Bezugnahme in vollem Umfang in die vorliegende Anmeldung integriert.

Claims (8)

1. Verfahren zur Abscheidung eines kontinuierlichen konformen Wolframfilms auf einer dielektrischen Oberfläche, bestehend aus Siliciumdioxid oder Siliciumnitrid, dadurch gekennzeichnet, daß man Molybdän durch Zerstäuben zur Bildung einer kontinuierlichen Schicht auf der dielektrischen Oberfläche abscheidet und anschließend auf der kontinuierlichen Molybdänschicht Wolfram durch chemische Abscheidung in der Dampfphase unter Bildung einer kontinuierlichen konformen Schicht von etwa 3 µm (3 Mikron) oder dünner abscheidet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Oberfläche nichtplanare Bereich mit einem hohen Aspektverhältnis mit einem Höhe/Breite-Wert von größer als 1/2 aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Oberfläche durch Photolithographie gemustert und die darunterliegende Schicht in den nichtplanaren Bereichen ungeschützt ist, wobei die darunterliegende Schicht aus der Gruppe bestehend aus Silicium, Wolfram, Aluminium und Molybdän ausgewählt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gemusterte dielektrische Oberfläche Teil einer integrierten Schaltung ist und die Bereiche mit einem hohen Aspektverhältnis Kontaktlöcher und Durchgänge sind.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Molybdän bis zu einer Dicke von zwischen angenähert 25 nm (250 und 1000 Å) abgeschieden ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wolfram bis zu einer Dicke von zwischen angenähert 50 nm und 2 µm (500 Å und 2 Mikron) abgeschieden ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die chemische Abscheidung in der Dampfphase von Wolfram durch die Reaktion einer gasförmigen Mischung von WF₆ und H₂ erzielt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Molybdän bis zu einer Dicke von etwa 50 nm (500 Å), das Wolfram bis zu einer Dicke von zwischen etwa 50 nm und 2 µm (500 Å und 2 Mikron) abgeschieden ist und die chemische Abscheidung in der Dampfphase von Wolfram bei einer Temperatur von etwa 400° bis 500°C, einem Druck von etwa 1 bis 2 Torr und einem Verhältnis von H₂ zu WF₆ von etwa 10:1 bis 25:1 durchgeführt wird.