JP2000178734A - タングステン膜の成膜方法 - Google Patents
タングステン膜の成膜方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 比抵抗値を小さくすることができるタングス
テン膜の成膜方法を提供する。 【解決手段】 真空処理装置２内において被処理体Ｗの
表面にタングステン膜５０を成膜するに際して、前記被
処理体の表面に、タングステン元素を含む成膜ガスの存
在下においてタングステンの核結晶４８を成長させる核
結晶成長工程と、この工程の後に、前記被処理体を水素
希釈ボロン含有ガスの雰囲気に短時間晒すボロン晒し工
程と、この工程の後に、タングステン元素を含む成膜ガ
スと水素ガスと水素希釈ボロン含有ガスの存在下におい
て前記核結晶を成長させてタングステン膜を形成するタ
ングステン成膜工程とを備えるように構成する。これに
より、タングステン膜の比抵抗値を小さくする。
テン膜の成膜方法を提供する。 【解決手段】 真空処理装置２内において被処理体Ｗの
表面にタングステン膜５０を成膜するに際して、前記被
処理体の表面に、タングステン元素を含む成膜ガスの存
在下においてタングステンの核結晶４８を成長させる核
結晶成長工程と、この工程の後に、前記被処理体を水素
希釈ボロン含有ガスの雰囲気に短時間晒すボロン晒し工
程と、この工程の後に、タングステン元素を含む成膜ガ
スと水素ガスと水素希釈ボロン含有ガスの存在下におい
て前記核結晶を成長させてタングステン膜を形成するタ
ングステン成膜工程とを備えるように構成する。これに
より、タングステン膜の比抵抗値を小さくする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、比抵抗を改善する
ことが可能なタングステン膜の成膜方法に関する。
ことが可能なタングステン膜の成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、半導体集積回路の製造工程にお
いては、被処理体である半導体ウエハ表面に配線パター
ンを形成するために或いは配線間等のホールを埋め込む
ために、または、これらの両者を同時に行なうためにＷ
（タングステン）、ＷＳｉ（タングステンシリサイ
ド）、Ｔｉ（チタン）、ＴｉＮ（チタンナイトライ
ド）、ＴｉＳｉ（チタンシリサイド）等の金属或いは金
属化合物を堆積させて薄膜を形成することが行なわれて
いる。
いては、被処理体である半導体ウエハ表面に配線パター
ンを形成するために或いは配線間等のホールを埋め込む
ために、または、これらの両者を同時に行なうためにＷ
（タングステン）、ＷＳｉ（タングステンシリサイ
ド）、Ｔｉ（チタン）、ＴｉＮ（チタンナイトライ
ド）、ＴｉＳｉ（チタンシリサイド）等の金属或いは金
属化合物を堆積させて薄膜を形成することが行なわれて
いる。
【０００３】この種の金属薄膜の形成方法には、３つの
方式、例えばＨ2 （水素）還元法、ＳｉＨ4 （シラン）
還元法、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 （ジクロルシラン）還元法など
が知られており、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 還元法は配線パターン
を形成するために例えば還元ガスとしてジクロルシラン
を用いて６００℃程度の高温下にてＷやＷＳｉ（タング
ステンシリサイド）膜を形成する方法であり、ＳｉＨ4
還元法は、同じく配線パターンを形成するために、例え
ば還元ガスとしてシランを用いて先程よりも低い３５０
℃程度の低温下にてＷやＷＳｉ膜を形成する方法であ
る。
方式、例えばＨ2 （水素）還元法、ＳｉＨ4 （シラン）
還元法、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 （ジクロルシラン）還元法など
が知られており、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 還元法は配線パターン
を形成するために例えば還元ガスとしてジクロルシラン
を用いて６００℃程度の高温下にてＷやＷＳｉ（タング
ステンシリサイド）膜を形成する方法であり、ＳｉＨ4
還元法は、同じく配線パターンを形成するために、例え
ば還元ガスとしてシランを用いて先程よりも低い３５０
℃程度の低温下にてＷやＷＳｉ膜を形成する方法であ
る。
【０００４】また、Ｈ2 還元法は、主として配線間のホ
ールのようなウエハ表面上の穴埋めのために、例えば還
元ガスとして水素を用いて４００〜４３０℃程度の温度
下でＷ膜を堆積させる方法である。上記の場合、いずれ
も例えばＷＦ6（六フッ化タングステン）が使用され
る。ここで、従来のタングステン膜の成膜方法について
説明すると、先ず、タングステン膜の成膜に先立って、
半導体ウエハの表面にバリヤメタルとして例えばＴｉ／
ＴｉＮ膜を薄く形成しておく。次に、成膜ガスとしてＷ
Ｆ6 、ＳｉＨ4 、Ｈ2、Ａｒ、Ｎ2 等を成膜チャンバ内
に導入して、上記バリヤメタルの表面にタングステンの
核結晶を付着し、形成させる。
ールのようなウエハ表面上の穴埋めのために、例えば還
元ガスとして水素を用いて４００〜４３０℃程度の温度
下でＷ膜を堆積させる方法である。上記の場合、いずれ
も例えばＷＦ6（六フッ化タングステン）が使用され
る。ここで、従来のタングステン膜の成膜方法について
説明すると、先ず、タングステン膜の成膜に先立って、
半導体ウエハの表面にバリヤメタルとして例えばＴｉ／
ＴｉＮ膜を薄く形成しておく。次に、成膜ガスとしてＷ
Ｆ6 、ＳｉＨ4 、Ｈ2、Ａｒ、Ｎ2 等を成膜チャンバ内
に導入して、上記バリヤメタルの表面にタングステンの
核結晶を付着し、形成させる。
【０００５】次に、成膜チャンバ内を一旦ベース圧まで
真空引きして残留ガスを排除した後に、Ａｒ、Ｈ2 、Ｎ
2 ガスをチャンバ内へ供給してプロセス圧まで短時間で
昇圧し、そして、更に、ＷＦ6 ガスを所定の流量で供給
し、ＷＦ6 ガスをＳｉＨ4 ガスを用いないでＨ2 ガスに
より水素還元してタングステン膜を成膜し、例えばホー
ルの埋め込みと配線層の形成とを同時に行なう。
真空引きして残留ガスを排除した後に、Ａｒ、Ｈ2 、Ｎ
2 ガスをチャンバ内へ供給してプロセス圧まで短時間で
昇圧し、そして、更に、ＷＦ6 ガスを所定の流量で供給
し、ＷＦ6 ガスをＳｉＨ4 ガスを用いないでＨ2 ガスに
より水素還元してタングステン膜を成膜し、例えばホー
ルの埋め込みと配線層の形成とを同時に行なう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体集積
回路の多層化、更なる高微細化及び高集積化の要請によ
り、これに従って、線幅やホール径も更に微細化するこ
とが要求されている。この場合、配線パターン等は微細
化されると、その分、抵抗値が上昇するが、従来の設計
デザインでは十分な比抵抗値であったものが、微細化に
より比抵抗値を更に下げる必要が生じている。しかしな
がら、上記したようなタングステン膜の従来の成膜方法
では、比抵抗値が十分に小さくて新しい設計デザインに
適合するようなタングステン膜を得るのは困難であっ
た。
回路の多層化、更なる高微細化及び高集積化の要請によ
り、これに従って、線幅やホール径も更に微細化するこ
とが要求されている。この場合、配線パターン等は微細
化されると、その分、抵抗値が上昇するが、従来の設計
デザインでは十分な比抵抗値であったものが、微細化に
より比抵抗値を更に下げる必要が生じている。しかしな
がら、上記したようなタングステン膜の従来の成膜方法
では、比抵抗値が十分に小さくて新しい設計デザインに
適合するようなタングステン膜を得るのは困難であっ
た。
【０００７】そこで、上記問題点を解決する手法とし
て、タングステンの核結晶の付着形成後のタングステン
膜の成膜時に、ボラン、例えばジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）を
ＡｒやＮ2 ガスと共にチャンバ内に添加導入し、これに
より、タングステン結晶粒径を大きくして比抵抗値を下
げる試みが行われている。しかしながら、この場合にも
十分に比抵抗値を下げることができないばかりか、窒素
希釈ボランガスが例えば重合するなどして供給途中の配
管系内で固形化して配管詰まりなどを生ずるといった問
題もあった。
て、タングステンの核結晶の付着形成後のタングステン
膜の成膜時に、ボラン、例えばジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）を
ＡｒやＮ2 ガスと共にチャンバ内に添加導入し、これに
より、タングステン結晶粒径を大きくして比抵抗値を下
げる試みが行われている。しかしながら、この場合にも
十分に比抵抗値を下げることができないばかりか、窒素
希釈ボランガスが例えば重合するなどして供給途中の配
管系内で固形化して配管詰まりなどを生ずるといった問
題もあった。
【０００８】また、一般的にはある程度繰り返して成膜
処理を行なうと、成膜処理装置の処理容器内に不要な膜
が付着してこれがパーティクルの原因となることから、
定期的に、或いは不定期的に例えばＣｌＦ3 ガスよりな
るクリーニングガスを処理容器内に流して不要な膜を除
去するクリーニング処理を行なっている。この場合、こ
のクリーニングガスが処理容器内に非常に僅かではある
が残留し、このＣｌＦ3 ガスのＣｌ元素やＦ元素が半導
体ウエハの膜中に侵入し、ウエハにとって好ましくない
不純物として作用するという問題があった。本発明は、
以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく
創案されたものである。本発明の目的は、比抵抗値を小
さくすることができるタングステン膜の成膜方法を提供
することにある。
処理を行なうと、成膜処理装置の処理容器内に不要な膜
が付着してこれがパーティクルの原因となることから、
定期的に、或いは不定期的に例えばＣｌＦ3 ガスよりな
るクリーニングガスを処理容器内に流して不要な膜を除
去するクリーニング処理を行なっている。この場合、こ
のクリーニングガスが処理容器内に非常に僅かではある
が残留し、このＣｌＦ3 ガスのＣｌ元素やＦ元素が半導
体ウエハの膜中に侵入し、ウエハにとって好ましくない
不純物として作用するという問題があった。本発明は、
以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく
創案されたものである。本発明の目的は、比抵抗値を小
さくすることができるタングステン膜の成膜方法を提供
することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者は、タングステ
ン膜の成膜方法について鋭意研究した結果、タングステ
ン膜を実際に成膜する際に、水素とボラン含有ガス、例
えばジボランを添加して処理することによって、結晶粒
径を大きくすることができる、という知見を得ることに
より、本発明に至ったものである。
ン膜の成膜方法について鋭意研究した結果、タングステ
ン膜を実際に成膜する際に、水素とボラン含有ガス、例
えばジボランを添加して処理することによって、結晶粒
径を大きくすることができる、という知見を得ることに
より、本発明に至ったものである。
【００１０】請求項１に規定する発明は、真空処理装置
内において被処理体の表面にタングステン膜を成膜する
に際して、前記被処理体の表面に、タングステン元素を
含む成膜ガスの存在下においてタングステンの核結晶を
成長させる核結晶成長工程と、この工程の後に前記被処
理体をボロン含有ガスの雰囲気に短時間晒すボロン晒し
工程と、この工程の後にタングステン元素を含む成膜ガ
スと水素ガスと水素希釈のボロン含有ガスの存在下にお
いて前記核結晶を成長させてタングステン膜を形成する
タングステン成膜工程とを備えるように構成したもので
ある。
内において被処理体の表面にタングステン膜を成膜する
に際して、前記被処理体の表面に、タングステン元素を
含む成膜ガスの存在下においてタングステンの核結晶を
成長させる核結晶成長工程と、この工程の後に前記被処
理体をボロン含有ガスの雰囲気に短時間晒すボロン晒し
工程と、この工程の後にタングステン元素を含む成膜ガ
スと水素ガスと水素希釈のボロン含有ガスの存在下にお
いて前記核結晶を成長させてタングステン膜を形成する
タングステン成膜工程とを備えるように構成したもので
ある。
【００１１】このように、タングステンの核結晶を成長
させた後に、被処理体をボロン含有ガスの雰囲気に短時
間晒し、更に、実際にタングステン膜を成膜する時に、
被処理体をボロン含有ガスと水素ガスの存在下において
成膜ガスを供給してタングステン膜を成膜するようにし
たので、膜成長時にタングステン膜の結晶粒（グレイ
ン）が大きくなり、比抵抗値を小さくすることが可能と
なる。また、請求項２に規定するように、真空処理装置
内において被処理体の表面にタングステン膜を成膜する
に際して、前記被処理体の表面に、タングステン元素を
含む成膜ガスの存在下においてタングステンの核結晶を
成長させる核結晶成長工程と、この工程の後にタングス
テン元素を含む成膜ガスと水素ガスと水素希釈のボロン
含有ガスの存在下において前記核結晶を成長させてタン
グステン膜を形成するタングステン成膜工程とを備える
ように構成する。このように、請求項１に規定した晒し
工程を省略した場合でも、比抵抗値をある程度小さくす
ることができる。
させた後に、被処理体をボロン含有ガスの雰囲気に短時
間晒し、更に、実際にタングステン膜を成膜する時に、
被処理体をボロン含有ガスと水素ガスの存在下において
成膜ガスを供給してタングステン膜を成膜するようにし
たので、膜成長時にタングステン膜の結晶粒（グレイ
ン）が大きくなり、比抵抗値を小さくすることが可能と
なる。また、請求項２に規定するように、真空処理装置
内において被処理体の表面にタングステン膜を成膜する
に際して、前記被処理体の表面に、タングステン元素を
含む成膜ガスの存在下においてタングステンの核結晶を
成長させる核結晶成長工程と、この工程の後にタングス
テン元素を含む成膜ガスと水素ガスと水素希釈のボロン
含有ガスの存在下において前記核結晶を成長させてタン
グステン膜を形成するタングステン成膜工程とを備える
ように構成する。このように、請求項１に規定した晒し
工程を省略した場合でも、比抵抗値をある程度小さくす
ることができる。
【００１２】また、請求項３に規定するように、前記ボ
ロン含有ガスとして５％水素希釈ジボランガスを用いた
場合には、この流量は全ガス総流量に対して略０．８５
％以上とすると、比抵抗値を好ましい範囲内にすること
ができる。前記ボロン晒し工程においては、ボロン含有
ガスは自己分解をし、成長表面にボロン吸着、結合等を
起こす。
ロン含有ガスとして５％水素希釈ジボランガスを用いた
場合には、この流量は全ガス総流量に対して略０．８５
％以上とすると、比抵抗値を好ましい範囲内にすること
ができる。前記ボロン晒し工程においては、ボロン含有
ガスは自己分解をし、成長表面にボロン吸着、結合等を
起こす。
【００１３】また、請求項４に規定するように、前記核
結晶成長工程における核結晶層の厚みは、５０ｎｍ以下
に設定するのが比抵抗値を小さくする上から好ましい。
更に、請求項５に規定するように、タングステン成膜工
程における１分間当たりの各ガスの総流量は、前記真空
処理装置の処理容器の容量の略１００％以上に設定する
のが比抵抗値を小さくする上から好ましい。そして、請
求項６に規定するように、例えば前記タングステン成膜
工程は、前記被処理体の表面に形成されたホールの埋め
込みと配線とを同時に行なう工程である。
結晶成長工程における核結晶層の厚みは、５０ｎｍ以下
に設定するのが比抵抗値を小さくする上から好ましい。
更に、請求項５に規定するように、タングステン成膜工
程における１分間当たりの各ガスの総流量は、前記真空
処理装置の処理容器の容量の略１００％以上に設定する
のが比抵抗値を小さくする上から好ましい。そして、請
求項６に規定するように、例えば前記タングステン成膜
工程は、前記被処理体の表面に形成されたホールの埋め
込みと配線とを同時に行なう工程である。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係るタングステ
ン膜の成膜方法の一実施例を添付図面に基づいて詳述す
る。図１は本発明のタングステン膜の成膜方法を実施す
るための真空処理装置を示す概略構成図である。まず、
本発明方法を実施するための真空処理装置について説明
する。この真空処理装置２は、例えばアルミニウム等に
より円筒状に成形された処理容器４を有しており、この
処理容器４内には、処理容器底部より起立させた円筒状
のリフレクタ６が設けられる。このリフレクタ６の上に
は、Ｌ字状の保持部材８を介してその上面に被処理体と
して例えば半導体ウエハＷを載置するための載置台１０
が設けられる。この載置台１０は、例えば厚さ数ｍｍ程
度のカーボン素材、ＡｌＮなどのアルミ化合物により構
成される。
ン膜の成膜方法の一実施例を添付図面に基づいて詳述す
る。図１は本発明のタングステン膜の成膜方法を実施す
るための真空処理装置を示す概略構成図である。まず、
本発明方法を実施するための真空処理装置について説明
する。この真空処理装置２は、例えばアルミニウム等に
より円筒状に成形された処理容器４を有しており、この
処理容器４内には、処理容器底部より起立させた円筒状
のリフレクタ６が設けられる。このリフレクタ６の上に
は、Ｌ字状の保持部材８を介してその上面に被処理体と
して例えば半導体ウエハＷを載置するための載置台１０
が設けられる。この載置台１０は、例えば厚さ数ｍｍ程
度のカーボン素材、ＡｌＮなどのアルミ化合物により構
成される。
【００１５】この載置台１０の真下の処理容器底部に
は、石英等よりなる透過窓１２が気密に設けられてお
り、この下方には透過窓１２を囲むようにして箱状の加
熱室１４が設けられる。この加熱室１４内には、複数個
の加熱ランプ１６が反射鏡も兼ねる回転台１８に取り付
けられており、この回転台１８は回転モータ２０によっ
て回転される。従って、この加熱ランプ１６より放出さ
れた熱線は、透過窓１２を透過して載置台１０の下面を
照射して、この上のウエハＷを間接的に加熱し得るよう
になっている。そして、処理容器の底部周辺部には、排
気口２２が設けられており、この排気口２２には、図示
しない真空ポンプに接続された排気通路２４が接続さ
れ、処理容器１６内を真空引きできるようになってい
る。また、処理容器４の側壁には、ウエハを搬出入する
際に開閉されるゲートバルブ２６が設けられる。
は、石英等よりなる透過窓１２が気密に設けられてお
り、この下方には透過窓１２を囲むようにして箱状の加
熱室１４が設けられる。この加熱室１４内には、複数個
の加熱ランプ１６が反射鏡も兼ねる回転台１８に取り付
けられており、この回転台１８は回転モータ２０によっ
て回転される。従って、この加熱ランプ１６より放出さ
れた熱線は、透過窓１２を透過して載置台１０の下面を
照射して、この上のウエハＷを間接的に加熱し得るよう
になっている。そして、処理容器の底部周辺部には、排
気口２２が設けられており、この排気口２２には、図示
しない真空ポンプに接続された排気通路２４が接続さ
れ、処理容器１６内を真空引きできるようになってい
る。また、処理容器４の側壁には、ウエハを搬出入する
際に開閉されるゲートバルブ２６が設けられる。
【００１６】一方、上記載置台１０と対向する処理容器
天井部には、処理ガス等を処理容器４内へ導入するシャ
ワーヘッド部２８が設けられており、このシャワーヘッ
ド部２８の射出面２８Ａには、多数のガス噴出孔３０が
設けられる。このシャワーヘッド部２８のガス導入口３
２には、成膜処理等に必要なガスを供給するガス供給系
が接続されている。具体的には、ここではタングステン
の核結晶の工程で用いるボロン含有ガスも供給できるよ
うになっており、例えばＷＦ6 ガス、Ａｒガス、ＳｉＨ
4 ガス、Ｈ2 ガス、Ｎ2 ガス、Ｂ2 Ｈ6 ガスの各ガス源
が接続されている。各ガス源の配管には、流量制御器と
してのマスフローコントローラ３４及びこれを挟んで２
個の開閉弁３６、３８がそれぞれ設けられており、各ガ
スの流量制御及び供給の有無の選択を行ない得るように
なっている。
天井部には、処理ガス等を処理容器４内へ導入するシャ
ワーヘッド部２８が設けられており、このシャワーヘッ
ド部２８の射出面２８Ａには、多数のガス噴出孔３０が
設けられる。このシャワーヘッド部２８のガス導入口３
２には、成膜処理等に必要なガスを供給するガス供給系
が接続されている。具体的には、ここではタングステン
の核結晶の工程で用いるボロン含有ガスも供給できるよ
うになっており、例えばＷＦ6 ガス、Ａｒガス、ＳｉＨ
4 ガス、Ｈ2 ガス、Ｎ2 ガス、Ｂ2 Ｈ6 ガスの各ガス源
が接続されている。各ガス源の配管には、流量制御器と
してのマスフローコントローラ３４及びこれを挟んで２
個の開閉弁３６、３８がそれぞれ設けられており、各ガ
スの流量制御及び供給の有無の選択を行ない得るように
なっている。
【００１７】上記ボラン含有ガスとしてジボラン（Ｂ2
Ｈ6 ）を用いているが、ここでは１００％濃度のジボラ
ンを用いるのではなく、この重合固化を防止するために
水素（Ｈ2 ）ガスで５％まで濃度を希釈した５％濃度の
水素希釈ジボランガスを用いている。また、ここで用い
た処理容器４の容量は略１２００ｃｍ3 程度であり、ま
た、載置台１０の直径は２００ｍｍ程度に設定されて８
インチサイズのウエハを処理できるようになっている。
Ｈ6 ）を用いているが、ここでは１００％濃度のジボラ
ンを用いるのではなく、この重合固化を防止するために
水素（Ｈ2 ）ガスで５％まで濃度を希釈した５％濃度の
水素希釈ジボランガスを用いている。また、ここで用い
た処理容器４の容量は略１２００ｃｍ3 程度であり、ま
た、載置台１０の直径は２００ｍｍ程度に設定されて８
インチサイズのウエハを処理できるようになっている。
【００１８】次に、以上のように構成された装置を用い
て行なわれる本発明方法の第１実施例（その１）につい
て図２も参照しつつ説明する。まず、処理容器４の側壁
に設けたゲートバルブ２６を開いて図示しない搬送アー
ムにより処理容器４内にウエハＷを搬入し、このウエハ
Ｗを載置台１０上に載置する。このウエハＷの表面に
は、図２（Ａ）に示すように前工程にて例えばＴｉ／Ｔ
ｉＮよりなる薄いバリヤメタル４０が形成されている。
このバリヤメタル４０は、コンタクトホールやビアホー
ル等のホール４２の内面にも形成されている。また、ホ
ール４２の径は、例えば０．５〜１．０μｍ程度であ
り、このホール４２のアスペクト比は１〜２程度であ
る。図中、４４はドープドポリシリコン膜、４６は絶縁
膜である。
て行なわれる本発明方法の第１実施例（その１）につい
て図２も参照しつつ説明する。まず、処理容器４の側壁
に設けたゲートバルブ２６を開いて図示しない搬送アー
ムにより処理容器４内にウエハＷを搬入し、このウエハ
Ｗを載置台１０上に載置する。このウエハＷの表面に
は、図２（Ａ）に示すように前工程にて例えばＴｉ／Ｔ
ｉＮよりなる薄いバリヤメタル４０が形成されている。
このバリヤメタル４０は、コンタクトホールやビアホー
ル等のホール４２の内面にも形成されている。また、ホ
ール４２の径は、例えば０．５〜１．０μｍ程度であ
り、このホール４２のアスペクト比は１〜２程度であ
る。図中、４４はドープドポリシリコン膜、４６は絶縁
膜である。
【００１９】次に、各処理ガス源から処理ガスとしてＷ
Ｆ6 、Ａｒ、ＳｉＨ4、Ｈ2 、Ｎ2をシャワーヘッド部２
８へ所定量ずつ供給して混合し、これを下面のガス噴出
孔３０から処理容器４０内へ略均等に供給する。ここで
はＢ2 Ｈ6 ガスは供給していない。これと同時に、排気
口２２から内部雰囲気を吸引排気することにより処理容
器４内を所定の真空度、例えば４Ｔｏｒｒ程度の値に設
定し、且つ加熱室１４内の加熱ランプ１６を回転させな
が駆動し、熱エネルギを放射する。
Ｆ6 、Ａｒ、ＳｉＨ4、Ｈ2 、Ｎ2をシャワーヘッド部２
８へ所定量ずつ供給して混合し、これを下面のガス噴出
孔３０から処理容器４０内へ略均等に供給する。ここで
はＢ2 Ｈ6 ガスは供給していない。これと同時に、排気
口２２から内部雰囲気を吸引排気することにより処理容
器４内を所定の真空度、例えば４Ｔｏｒｒ程度の値に設
定し、且つ加熱室１４内の加熱ランプ１６を回転させな
が駆動し、熱エネルギを放射する。
【００２０】放射された熱線は、透過窓１２を透過した
後、載置台１０の裏面を照射してこれを加熱する。この
載置台１０は、前述のように数ｍｍ程度と非常に薄いこ
とから迅速に加熱され、従って、この上に載置してある
ウエハＷを迅速に所定の温度まで加熱することができ
る。この時のプロセス温度は例えば４６０℃程度であ
る。供給された混合ガスは所定の化学反応を生じ、ここ
では、図２（Ｂ）に示すように、ＷＦ6 が還元されてバ
リヤメタル４０の表面にタングステンの核結晶４８が付
着形成されることになり、核結晶成長工程が行なわれ
る。この核結晶成長工程は、例えば３０秒程度行なって
厚さが３０ｎｍ程度の核結晶層を形成する。
後、載置台１０の裏面を照射してこれを加熱する。この
載置台１０は、前述のように数ｍｍ程度と非常に薄いこ
とから迅速に加熱され、従って、この上に載置してある
ウエハＷを迅速に所定の温度まで加熱することができ
る。この時のプロセス温度は例えば４６０℃程度であ
る。供給された混合ガスは所定の化学反応を生じ、ここ
では、図２（Ｂ）に示すように、ＷＦ6 が還元されてバ
リヤメタル４０の表面にタングステンの核結晶４８が付
着形成されることになり、核結晶成長工程が行なわれ
る。この核結晶成長工程は、例えば３０秒程度行なって
厚さが３０ｎｍ程度の核結晶層を形成する。
【００２１】このようにして核結晶成長工程を終了した
ならば、次に、ボロン晒し工程へ移行する。まず、全て
のガスの供給を停止して一度ベース圧、例えば１０-3Ｔ
ｏｒｒ程度まで真空引きし、更に、Ｂ2 Ｈ6 ガスを初め
とする所定のガスを供給して８０Ｔｏｒｒ程度に短時間
維持して図２（Ｃ）に示すようにボロン晒し工程を行な
う。ここでの供給ガス種は、Ａｒガス、Ｈ2 ガス及びＢ
2 Ｈ6 ガス（水素希釈５％濃度）であり、各ガス量は、
４０００ｓｃｃｍ、１８００ｓｃｃｍ及び１００ｓｃｃ
ｍである。ここではＷＦ6 ガスとＳｉＨ4ガスとＮ2 ガ
スの供給はしない。これにより、タングステン核結晶４
８はボロンに晒されて、Ｂ2 Ｈ6 ガスは自己分解をし、
ボラタイトが表面に形成される。これにより、後述する
ように核結晶の粒径をある程度大きくすることが可能と
なる。このボロン晒し工程は、例えば２８秒程度行な
う。尚、この時のプロセス温度は４６０℃程度であり、
前工程と同じである。
ならば、次に、ボロン晒し工程へ移行する。まず、全て
のガスの供給を停止して一度ベース圧、例えば１０-3Ｔ
ｏｒｒ程度まで真空引きし、更に、Ｂ2 Ｈ6 ガスを初め
とする所定のガスを供給して８０Ｔｏｒｒ程度に短時間
維持して図２（Ｃ）に示すようにボロン晒し工程を行な
う。ここでの供給ガス種は、Ａｒガス、Ｈ2 ガス及びＢ
2 Ｈ6 ガス（水素希釈５％濃度）であり、各ガス量は、
４０００ｓｃｃｍ、１８００ｓｃｃｍ及び１００ｓｃｃ
ｍである。ここではＷＦ6 ガスとＳｉＨ4ガスとＮ2 ガ
スの供給はしない。これにより、タングステン核結晶４
８はボロンに晒されて、Ｂ2 Ｈ6 ガスは自己分解をし、
ボラタイトが表面に形成される。これにより、後述する
ように核結晶の粒径をある程度大きくすることが可能と
なる。このボロン晒し工程は、例えば２８秒程度行な
う。尚、この時のプロセス温度は４６０℃程度であり、
前工程と同じである。
【００２２】このようにして、ボロン晒し工程を終了し
たならば、次に、実際のタングステン成膜工程へ移行す
る。まず、ＷＦ6 ガス、Ａｒガス、Ｈ2 ガス及びＢ2 Ｈ
6 ガス（水素希釈５％濃度）をそれぞれ２５ｓｃｃｍ、
４４００ｓｃｃｍ、６００ｓｃｃｍ、２５ｓｃｃｍ供給
し、タングステン膜の実際の成膜を行なう。ここではＳ
ｉＨ4ガス及びＮ2ガスの供給は停止する。プロセス圧力
及びプロセス温度は、それぞれ前工程と同じであり、８
０Ｔｏｒｒ及び４６０℃である。これにより、図２
（Ｄ）に示すように、ホール４２（図２（Ａ）参照）が
埋め込まれると同時に、表面に配線用のタングステン膜
５０が形成されることになる。この時の処理時間は、例
えば４０秒程度であり、全体で１００ｎｍの膜厚のタン
グステン膜５０を形成する。
たならば、次に、実際のタングステン成膜工程へ移行す
る。まず、ＷＦ6 ガス、Ａｒガス、Ｈ2 ガス及びＢ2 Ｈ
6 ガス（水素希釈５％濃度）をそれぞれ２５ｓｃｃｍ、
４４００ｓｃｃｍ、６００ｓｃｃｍ、２５ｓｃｃｍ供給
し、タングステン膜の実際の成膜を行なう。ここではＳ
ｉＨ4ガス及びＮ2ガスの供給は停止する。プロセス圧力
及びプロセス温度は、それぞれ前工程と同じであり、８
０Ｔｏｒｒ及び４６０℃である。これにより、図２
（Ｄ）に示すように、ホール４２（図２（Ａ）参照）が
埋め込まれると同時に、表面に配線用のタングステン膜
５０が形成されることになる。この時の処理時間は、例
えば４０秒程度であり、全体で１００ｎｍの膜厚のタン
グステン膜５０を形成する。
【００２３】このように、核結晶成長工程の後に、ボロ
ン晒し工程を組み入れてタングステン核結晶をジボラン
に晒して水素還元することによって部分的にボラタイト
を形成し、更に、実際にタングステン膜を成膜するタン
グステン成膜工程においても、ジボランを供給してタン
グステン核結晶を水素還元してボラタイトを形成しつつ
タングステン膜を成膜するようにしたので、成長される
タングステン核結晶（グレイン）の粒径をかなり大きく
することができる。このため、形成されたタングステン
膜５０の結晶構造は、バルク結晶に近いものとなり、比
抵抗値をかなり小さくすることができる。
ン晒し工程を組み入れてタングステン核結晶をジボラン
に晒して水素還元することによって部分的にボラタイト
を形成し、更に、実際にタングステン膜を成膜するタン
グステン成膜工程においても、ジボランを供給してタン
グステン核結晶を水素還元してボラタイトを形成しつつ
タングステン膜を成膜するようにしたので、成長される
タングステン核結晶（グレイン）の粒径をかなり大きく
することができる。このため、形成されたタングステン
膜５０の結晶構造は、バルク結晶に近いものとなり、比
抵抗値をかなり小さくすることができる。
【００２４】Ｂ2 Ｈ6 ガスを用いない従来の成膜方法を
本発明方法と比較した結果、従来方法によるタングステ
ン膜の比抵抗値（１５００Å換算）は１２．２μΩｃｍ
程度であったが、本発明方法によるタングステン膜の比
抵抗値（１５００Å換算）は８．０μΩｃｍ程度であ
り、比抵抗値を大幅に改善できたことが判明した。
本発明方法と比較した結果、従来方法によるタングステ
ン膜の比抵抗値（１５００Å換算）は１２．２μΩｃｍ
程度であったが、本発明方法によるタングステン膜の比
抵抗値（１５００Å換算）は８．０μΩｃｍ程度であ
り、比抵抗値を大幅に改善できたことが判明した。
【００２５】この点について、図３を参照して説明す
る。図３は、本発明方法の成膜とＢ2Ｈ6 を用いない従
来方法の成膜の比抵抗値を比較したグラフである。
る。図３は、本発明方法の成膜とＢ2Ｈ6 を用いない従
来方法の成膜の比抵抗値を比較したグラフである。
【００２６】このグラフから明らかなように、本発明方
法の場合には、タングステン成膜の厚さに関係なく、従
来方法と比較して略４０％程比抵抗値を小さくできるこ
とが判明した。
法の場合には、タングステン成膜の厚さに関係なく、従
来方法と比較して略４０％程比抵抗値を小さくできるこ
とが判明した。
【００２７】また、タングステン成膜も含めたウエハ全
体のボロン（Ｂ）、塩素（Ｃｌ）及びＦ（フッ素）の各
元素の含有量について測定したところ、従来方法の場合
と比較してＢ元素の含有量は当然のこととして多くなっ
ているが、Ｃｌ元素やＦ元素の含有量はかなり少なくな
っており、クリーニング時の残留ガスによる悪影響を抑
制できることが判明した。この点の測定結果については
後述する。
体のボロン（Ｂ）、塩素（Ｃｌ）及びＦ（フッ素）の各
元素の含有量について測定したところ、従来方法の場合
と比較してＢ元素の含有量は当然のこととして多くなっ
ているが、Ｃｌ元素やＦ元素の含有量はかなり少なくな
っており、クリーニング時の残留ガスによる悪影響を抑
制できることが判明した。この点の測定結果については
後述する。
【００２８】また、本発明方法の場合には、ホール４２
の埋め込みに関しては、何ら問題は生ぜず、従来方法と
同様に良好な埋め込み状態であった。更に、本発明方法
の第１実施例（その１）では、上記したボロン晒し工程
において、水素希釈５％濃度のＢ2 Ｈ6 ガスを１００ｓ
ｃｃｍ添加しているが、このガス流量は略５０ｓｃｃｍ
以上、すなわち全ガス総和量に対して略０．８５％（≒
５０×１００／（４０００＋１８００＋５０））以上で
あることが好ましく、これよりも小さいと、比抵抗値は
それ程小さくはならない。この点について、図４を参照
して説明する。図４は上記結果を示すために、Ｂ2 Ｈ6
ガス（５％濃度）の流量と比抵抗値との関係を示すグラ
フである（１８００Å換算）。尚、前述のようにＡｒガ
ス流量とＨ2 ガス流量は、それぞれ４０００ｓｃｃｍと
１８００ｓｃｃｍに固定している。
の埋め込みに関しては、何ら問題は生ぜず、従来方法と
同様に良好な埋め込み状態であった。更に、本発明方法
の第１実施例（その１）では、上記したボロン晒し工程
において、水素希釈５％濃度のＢ2 Ｈ6 ガスを１００ｓ
ｃｃｍ添加しているが、このガス流量は略５０ｓｃｃｍ
以上、すなわち全ガス総和量に対して略０．８５％（≒
５０×１００／（４０００＋１８００＋５０））以上で
あることが好ましく、これよりも小さいと、比抵抗値は
それ程小さくはならない。この点について、図４を参照
して説明する。図４は上記結果を示すために、Ｂ2 Ｈ6
ガス（５％濃度）の流量と比抵抗値との関係を示すグラ
フである（１８００Å換算）。尚、前述のようにＡｒガ
ス流量とＨ2 ガス流量は、それぞれ４０００ｓｃｃｍと
１８００ｓｃｃｍに固定している。
【００２９】このグラフから明らかなようにＢ2 Ｈ6 ガ
ス（水素希釈５％濃度）の流量が５０ｓｃｃｍより少な
い時には、タングステン膜の比抵抗値は１１．３μΩｃ
ｍよりも大きくて好ましいが、５０ｓｃｃｍ以上になる
と、比抵抗値は１１μΩｃｍよりも小さくなり、従っ
て、ボロン晒し工程においてはＢ2 Ｈ6 ガス（水素希釈
５％濃度）ガスの流量は、５０ｓｃｃｍ以上（全ガス総
流量に対して略０．８５％以上）に設定するのが良いこ
とが判明する。また、タングステン成膜工程において
は、この直前のボロン晒し工程の場合とは異なり、Ｂ2
Ｈ6 ガス（５％濃度）の供給量を多くすると、比抵抗値
が上昇して好ましくなく、例えば全ガス供給料の総和に
対して略２％以下に設定するのがよい。また、この下限
値は略０．２％程度であり、これよりもＢ2 Ｈ6 ガスの
供給量が少なくなると、比抵抗値の低減効果は少なくな
ってしまう。
ス（水素希釈５％濃度）の流量が５０ｓｃｃｍより少な
い時には、タングステン膜の比抵抗値は１１．３μΩｃ
ｍよりも大きくて好ましいが、５０ｓｃｃｍ以上になる
と、比抵抗値は１１μΩｃｍよりも小さくなり、従っ
て、ボロン晒し工程においてはＢ2 Ｈ6 ガス（水素希釈
５％濃度）ガスの流量は、５０ｓｃｃｍ以上（全ガス総
流量に対して略０．８５％以上）に設定するのが良いこ
とが判明する。また、タングステン成膜工程において
は、この直前のボロン晒し工程の場合とは異なり、Ｂ2
Ｈ6 ガス（５％濃度）の供給量を多くすると、比抵抗値
が上昇して好ましくなく、例えば全ガス供給料の総和に
対して略２％以下に設定するのがよい。また、この下限
値は略０．２％程度であり、これよりもＢ2 Ｈ6 ガスの
供給量が少なくなると、比抵抗値の低減効果は少なくな
ってしまう。
【００３０】この点について、図５を参照して説明す
る。図５はＢ2 Ｈ6 ガス（５％濃度）の供給量と比抵抗
値との関係を示すグラフである。尚、この時の他のＷＦ
6 ガス、Ａｒガス及びＨ2 ガスの各供給量は先に示した
表１のタングステン成膜工程の値に固定している。この
グラフから明らかなように、Ｂ2 Ｈ6 ガス（５％濃度）
の供給量が１００ｓｃｃｍ（全ガス供給量の略２％）よ
りも大きくなると比抵抗値が急激に大きくなり、また、
Ｂ2 Ｈ6 ガス（５％濃度）の供給量が１０ｓｃｃｍ（全
ガス供給量の略０．２％）よりも小さくなると、同様に
比抵抗値が大きくなる。従って、５％濃度のＢ2 Ｈ6 ガ
スの供給量は１０〜１００ｓｃｃｍの範囲内が好まし
い。
る。図５はＢ2 Ｈ6 ガス（５％濃度）の供給量と比抵抗
値との関係を示すグラフである。尚、この時の他のＷＦ
6 ガス、Ａｒガス及びＨ2 ガスの各供給量は先に示した
表１のタングステン成膜工程の値に固定している。この
グラフから明らかなように、Ｂ2 Ｈ6 ガス（５％濃度）
の供給量が１００ｓｃｃｍ（全ガス供給量の略２％）よ
りも大きくなると比抵抗値が急激に大きくなり、また、
Ｂ2 Ｈ6 ガス（５％濃度）の供給量が１０ｓｃｃｍ（全
ガス供給量の略０．２％）よりも小さくなると、同様に
比抵抗値が大きくなる。従って、５％濃度のＢ2 Ｈ6 ガ
スの供給量は１０〜１００ｓｃｃｍの範囲内が好まし
い。
【００３１】また、タングステン成膜工程では、処理容
器４の容量に対して、ある程度以上の流量のガスを流し
て流速を速めることにより、タングステン膜の比抵抗値
をより低下させることができる。図６を参照してこの点
を説明する。図６はタングステン成膜工程における各ガ
スの総ガス量と比抵抗値との関係を示すグラフである。
このグラフにおいて、横軸には、総ガス量と共に処理容
器の容量に対する比率を併記してある。尚、ここでは先
の表１に示すタングステン成膜工程における各ガス量の
比率を維持して総ガス量を変化させている。このグラフ
から明らかなように、総ガス量が増加するに従って、比
抵抗値が次第に低下しており、１２２０ｓｃｃｍ以上に
なると略一定となっている。従って、タングステン成膜
工程における総ガス利用は１２２０ｓｃｃｍ以上に、す
なわち処理容器の容量の略１００％以上に設定する必要
があることが判明した。ちなみに、５０５０ｓｃｃｍ
は、実施例（その１）のタングステン成膜工程時におけ
る総ガス量である。
器４の容量に対して、ある程度以上の流量のガスを流し
て流速を速めることにより、タングステン膜の比抵抗値
をより低下させることができる。図６を参照してこの点
を説明する。図６はタングステン成膜工程における各ガ
スの総ガス量と比抵抗値との関係を示すグラフである。
このグラフにおいて、横軸には、総ガス量と共に処理容
器の容量に対する比率を併記してある。尚、ここでは先
の表１に示すタングステン成膜工程における各ガス量の
比率を維持して総ガス量を変化させている。このグラフ
から明らかなように、総ガス量が増加するに従って、比
抵抗値が次第に低下しており、１２２０ｓｃｃｍ以上に
なると略一定となっている。従って、タングステン成膜
工程における総ガス利用は１２２０ｓｃｃｍ以上に、す
なわち処理容器の容量の略１００％以上に設定する必要
があることが判明した。ちなみに、５０５０ｓｃｃｍ
は、実施例（その１）のタングステン成膜工程時におけ
る総ガス量である。
【００３２】また、タングステン膜の比抵抗値は、タン
グステン核結晶層の厚さにも大きく関係しており、比抵
抗値を略１２μΩｃｍ以下にするには、核結晶層の厚さ
を略５０ｎｍ以下になるように設定する必要がある。図
７はこの点を示すグラフであり、タングステン核結晶層
と比抵抗値との関係を示している。このグラフより明ら
かなように核結晶層の厚さが増すほど、比抵抗値が次第
に大きくなり、厚さが５０ｎｍよりも大きくなると、比
抵抗値が略１２μΩｃｍよりも大きくなるので好ましく
ない。従って、核結晶層の厚さは、５０ｎｍ以下に設定
するのがよいことが判明する。ただし、核結晶層の厚さ
を過度に小さくすると、タングステンの成膜が困難にな
るので、その下限値は略１０ｎｍ程度である。
グステン核結晶層の厚さにも大きく関係しており、比抵
抗値を略１２μΩｃｍ以下にするには、核結晶層の厚さ
を略５０ｎｍ以下になるように設定する必要がある。図
７はこの点を示すグラフであり、タングステン核結晶層
と比抵抗値との関係を示している。このグラフより明ら
かなように核結晶層の厚さが増すほど、比抵抗値が次第
に大きくなり、厚さが５０ｎｍよりも大きくなると、比
抵抗値が略１２μΩｃｍよりも大きくなるので好ましく
ない。従って、核結晶層の厚さは、５０ｎｍ以下に設定
するのがよいことが判明する。ただし、核結晶層の厚さ
を過度に小さくすると、タングステンの成膜が困難にな
るので、その下限値は略１０ｎｍ程度である。
【００３３】また、本発明方法では、Ｂ2 Ｈ6 ガスとし
てこのガスを水素ガスにより５％濃度まで希釈した希釈
ガスを用いているので、従来方法のようにＢ2 Ｈ6 ガス
を窒素ガスやアルゴンガスで希釈したガスを用いた場合
と異なり、Ｂ2 Ｈ6 ガスがガス源容器内やＢ2 Ｈ6 ガス
の供給配管系内で重合することがなく、配管系が重合固
形物により目詰まりすることも防止することができる。
この点について図８も参照して説明する。図８は希釈ガ
スとしてＮ2 ガス（従来方法）を用いた場合とＨ2 ガス
（本発明方法）を用いた場合のジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）の
濃度変化を示すグラフである。このグラフから明らかな
ように、Ｎ2 ガス希釈の場合には経過日数が多くなる
程、ジボランの濃度が低下していてるので、ジボランが
重合を起こしているのが判明する。これに対して、本発
明方法で用いたＨ2 ガス希釈の場合には、経過日数に関
係なくシボランの濃度は略一定しており、重合を起こし
ていなくて良好な状態であることが判明する。これは、
Ｎ2 ガスを希釈ベースガスに用いると、Ｂ2 Ｈ6 にとっ
て分子的に不安定になるからであると考えられる。
てこのガスを水素ガスにより５％濃度まで希釈した希釈
ガスを用いているので、従来方法のようにＢ2 Ｈ6 ガス
を窒素ガスやアルゴンガスで希釈したガスを用いた場合
と異なり、Ｂ2 Ｈ6 ガスがガス源容器内やＢ2 Ｈ6 ガス
の供給配管系内で重合することがなく、配管系が重合固
形物により目詰まりすることも防止することができる。
この点について図８も参照して説明する。図８は希釈ガ
スとしてＮ2 ガス（従来方法）を用いた場合とＨ2 ガス
（本発明方法）を用いた場合のジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）の
濃度変化を示すグラフである。このグラフから明らかな
ように、Ｎ2 ガス希釈の場合には経過日数が多くなる
程、ジボランの濃度が低下していてるので、ジボランが
重合を起こしているのが判明する。これに対して、本発
明方法で用いたＨ2 ガス希釈の場合には、経過日数に関
係なくシボランの濃度は略一定しており、重合を起こし
ていなくて良好な状態であることが判明する。これは、
Ｎ2 ガスを希釈ベースガスに用いると、Ｂ2 Ｈ6 にとっ
て分子的に不安定になるからであると考えられる。
【００３４】以上説明した第１実施例（その１）におい
ては、タングステンの核結晶成長工程とタングステン成
膜工程との間に、図２（Ｃ）に示したようなボロン晒し
工程を行なっているが、第２実施例としてこのボロン晒
し工程を省略するようにしてもよい。この場合には、ボ
ロン晒し工程に代えて、処理容器内の残留ガス排気と圧
力調整のための単なる昇圧工程が入ることになる。図９
はこの第２実施例の方法を示す工程図であり、図９
（Ｃ）を除く他の工程は、図２に示す場合と同じであ
る。すなわち、この図９（Ｃ）に示す工程では、処理容
器４内をベース圧まで排気した後に、Ａｒガス、Ｈ2 ガ
ス及びＮ2 ガスをそれぞれ２７００ｓｃｃｍ、１８００
ｓｃｃｍ及び９００ｓｃｃｍの流量で供給してプロセス
圧力である８０Ｔｏｒｒまで昇圧する。この第２実施例
における全体のプロセス条件は、昇圧工程を除き、第１
実施例（その１）と同じである。このように、第１実施
例におけるボロン晒し工程を省略しても、第１実施例
（その１）程でないにしても、比抵抗値をかなり低下さ
せることができる。
ては、タングステンの核結晶成長工程とタングステン成
膜工程との間に、図２（Ｃ）に示したようなボロン晒し
工程を行なっているが、第２実施例としてこのボロン晒
し工程を省略するようにしてもよい。この場合には、ボ
ロン晒し工程に代えて、処理容器内の残留ガス排気と圧
力調整のための単なる昇圧工程が入ることになる。図９
はこの第２実施例の方法を示す工程図であり、図９
（Ｃ）を除く他の工程は、図２に示す場合と同じであ
る。すなわち、この図９（Ｃ）に示す工程では、処理容
器４内をベース圧まで排気した後に、Ａｒガス、Ｈ2 ガ
ス及びＮ2 ガスをそれぞれ２７００ｓｃｃｍ、１８００
ｓｃｃｍ及び９００ｓｃｃｍの流量で供給してプロセス
圧力である８０Ｔｏｒｒまで昇圧する。この第２実施例
における全体のプロセス条件は、昇圧工程を除き、第１
実施例（その１）と同じである。このように、第１実施
例におけるボロン晒し工程を省略しても、第１実施例
（その１）程でないにしても、比抵抗値をかなり低下さ
せることができる。
【００３５】ここで、従来方法と本発明の第１実施例
（その２、その３）と第２実施例について比較試験を行
なったので、その結果について説明する。表４にタング
ステン成膜工程におけるガス流量、Ｂ2 Ｈ6 ガスの晒し
工程の有無及びタングステン膜の比抵抗値を示す。ま
た、図１０にボロン濃度の断面プロフィールを示し、図
１１に塩素濃度の断面プロフィールを示し、図１２にフ
ッ素濃度の断面プロフィールを示す。
（その２、その３）と第２実施例について比較試験を行
なったので、その結果について説明する。表４にタング
ステン成膜工程におけるガス流量、Ｂ2 Ｈ6 ガスの晒し
工程の有無及びタングステン膜の比抵抗値を示す。ま
た、図１０にボロン濃度の断面プロフィールを示し、図
１１に塩素濃度の断面プロフィールを示し、図１２にフ
ッ素濃度の断面プロフィールを示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】この表１から明らかなように、従来方法の
場合には比抵抗値は１４．５μΩｃｍであったが、ボロ
ン晒し工程を省略した第２実施例の場合には１１．６μ
Ωｃｍとなって少し小さくなっており、更に、第１実施
例の場合には、１０．６μΩｃｍ以下となって大幅に小
さくなって良好な結果を示している。この第１実施例に
おいても、Ａｒガス量を多くした第１実施例（その２）
の場合には、比抵抗値は更に、８．８２μΩｃｍまで低
下しており、前述したように総ガス量を多くする程、比
抵抗値の低減効果が大きく現れており、良好な結果を示
している。また、ボロン濃度に関しては、図１０に示す
ように、第１実施例（その２）及び第１実施例（その
３）が共に多く、第２実施例と従来方法は略同じで低い
値となっている。また、塩素濃度に関しては、図１１に
示すように、従来方法の場合にはかなり高くて好ましく
ないが、本発明の第１実施例及び第２実施例の場合には
共にかなり低くなっており、良好な結果を示しているこ
とが判明する。
場合には比抵抗値は１４．５μΩｃｍであったが、ボロ
ン晒し工程を省略した第２実施例の場合には１１．６μ
Ωｃｍとなって少し小さくなっており、更に、第１実施
例の場合には、１０．６μΩｃｍ以下となって大幅に小
さくなって良好な結果を示している。この第１実施例に
おいても、Ａｒガス量を多くした第１実施例（その２）
の場合には、比抵抗値は更に、８．８２μΩｃｍまで低
下しており、前述したように総ガス量を多くする程、比
抵抗値の低減効果が大きく現れており、良好な結果を示
している。また、ボロン濃度に関しては、図１０に示す
ように、第１実施例（その２）及び第１実施例（その
３）が共に多く、第２実施例と従来方法は略同じで低い
値となっている。また、塩素濃度に関しては、図１１に
示すように、従来方法の場合にはかなり高くて好ましく
ないが、本発明の第１実施例及び第２実施例の場合には
共にかなり低くなっており、良好な結果を示しているこ
とが判明する。
【００３８】更に、フッ素濃度に関しては、図１２に示
すように、従来方法の場合には全体的に高くなっている
のに対して、本発明の第１実施例及び第２実施例は共に
低い値となっており、良好な結果を示していることが判
明する。このように、本発明の場合において塩素濃度及
びフッ素濃度が共に低い理由は、ドープされたボロンに
より、膜中の電子移動度が上昇して不純物としてのＦや
Ｃｌが減少した事により抵抗が下がり、グレインが大き
くなった為、粒界での接触抵抗が下がった為であると考
えられる。
すように、従来方法の場合には全体的に高くなっている
のに対して、本発明の第１実施例及び第２実施例は共に
低い値となっており、良好な結果を示していることが判
明する。このように、本発明の場合において塩素濃度及
びフッ素濃度が共に低い理由は、ドープされたボロンに
より、膜中の電子移動度が上昇して不純物としてのＦや
Ｃｌが減少した事により抵抗が下がり、グレインが大き
くなった為、粒界での接触抵抗が下がった為であると考
えられる。
【００３９】尚、上記各表におけるガス流量、プロセス
温度、プロセス圧力は、単に一例を示したに過ぎず、そ
れらに限定されないのは勿論である。また、本実施例で
は、水素希釈による５％濃度のＢ2 Ｈ6 ガスを用いてい
るが、この希釈の濃度が変われば、上述した各供給量の
限界値もそれに比例して変わるのは勿論である。更に、
用いるボロン含有ガスもジボランに限定されず、テトラ
ボラン、ペンタボラン等の他のボランも用いることがで
きるのみならず、ウエハサイズも他のサイズのものを用
いることができる。更には、被処理体としては、半導体
ウエハのみならず、ガラス基板、ＬＣＤ基板等も用いる
ことができる。
温度、プロセス圧力は、単に一例を示したに過ぎず、そ
れらに限定されないのは勿論である。また、本実施例で
は、水素希釈による５％濃度のＢ2 Ｈ6 ガスを用いてい
るが、この希釈の濃度が変われば、上述した各供給量の
限界値もそれに比例して変わるのは勿論である。更に、
用いるボロン含有ガスもジボランに限定されず、テトラ
ボラン、ペンタボラン等の他のボランも用いることがで
きるのみならず、ウエハサイズも他のサイズのものを用
いることができる。更には、被処理体としては、半導体
ウエハのみならず、ガラス基板、ＬＣＤ基板等も用いる
ことができる。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のタングス
テン膜の成膜方法によれば、次のように優れた作用効果
を発揮することができる。請求項１に規定する発明によ
れば、タングステン膜を成膜するに際して、タングステ
ン核結晶をボロン含有ガスに晒し、更に、その後のタン
グステン成膜工程でボロン含有ガスにより還元するよう
にしたので、タングステン結晶粒（グレイン）の粒径を
大きくしてその比抵抗値を大幅に低下させることができ
る。請求項２に規定する発明によれば、タングステン膜
を成膜するに際して、まず、タングステンの核結晶を成
長させ、実際にタングステン膜を成膜する時に、ボロン
含有ガスにより還元するようにしたので、タングステン
結晶粒（グレイン）の粒径を大きくしてその比抵抗値を
かなり低下させることができる。また、ボロン含有ガス
として５％水素希釈ジボランを用いた時には、この流量
を全ガス総流量の略０．８５％以上とすることにより、
比抵抗値を更に小さくすることができる。更には、タン
グステンの核結晶層の厚みを５０ｎｍ以下に設定するこ
とにより、比抵抗値を更に小さくすることができる。ま
た、タングステン成膜工程における１分間当たりのガス
の総流量を処理容器の容量の略１００％以上とすること
により、比抵抗値を更に小さくすることができる。
テン膜の成膜方法によれば、次のように優れた作用効果
を発揮することができる。請求項１に規定する発明によ
れば、タングステン膜を成膜するに際して、タングステ
ン核結晶をボロン含有ガスに晒し、更に、その後のタン
グステン成膜工程でボロン含有ガスにより還元するよう
にしたので、タングステン結晶粒（グレイン）の粒径を
大きくしてその比抵抗値を大幅に低下させることができ
る。請求項２に規定する発明によれば、タングステン膜
を成膜するに際して、まず、タングステンの核結晶を成
長させ、実際にタングステン膜を成膜する時に、ボロン
含有ガスにより還元するようにしたので、タングステン
結晶粒（グレイン）の粒径を大きくしてその比抵抗値を
かなり低下させることができる。また、ボロン含有ガス
として５％水素希釈ジボランを用いた時には、この流量
を全ガス総流量の略０．８５％以上とすることにより、
比抵抗値を更に小さくすることができる。更には、タン
グステンの核結晶層の厚みを５０ｎｍ以下に設定するこ
とにより、比抵抗値を更に小さくすることができる。ま
た、タングステン成膜工程における１分間当たりのガス
の総流量を処理容器の容量の略１００％以上とすること
により、比抵抗値を更に小さくすることができる。
【図１】本発明のタングステン膜の成膜方法を実施する
ための真空処理装置を示す概略構成図である。
ための真空処理装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施例の成膜方法を説明するため
の工程図である。
の工程図である。
【図３】本発明方法の成膜とＢ2 Ｈ6 を用いない従来方
法の成膜の比抵抗値を比較したグラフである。
法の成膜の比抵抗値を比較したグラフである。
【図４】Ｂ2 Ｈ6 ガス（５％濃度）の流量と比抵抗値と
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
【図５】Ｂ2 Ｈ6 ガス（５％濃度）の供給量と比抵抗値
との関係を示すグラフである。
との関係を示すグラフである。
【図６】タングステン成膜工程における各ガスの総ガス
量と比抵抗値との関係を示すグラフである。
量と比抵抗値との関係を示すグラフである。
【図７】タングステン核結晶層と比抵抗値との関係を示
す図である。
す図である。
【図８】希釈ガスとしてＮ2 ガス（従来方法）を用いた
場合とＨ2 ガス（本発明方法）を用いた場合のジボラン
（Ｂ2 Ｈ6 ）の濃度変化を示すグラフである。
場合とＨ2 ガス（本発明方法）を用いた場合のジボラン
（Ｂ2 Ｈ6 ）の濃度変化を示すグラフである。
【図９】第２実施例の方法を示す工程図である。
【図１０】ボロン濃度の断面プロフィールを示す図であ
る。
る。
【図１１】塩素濃度の断面プロフィールを示す図であ
る。
る。
【図１２】フッ素濃度の断面プロフィールを示す図であ
る。
る。
２ 真空処理装置 ４ 処理容器 １０ 載置台 １２ 透過窓 １６ 加熱ランプ ２８ シャワーヘッド部 ４０ バリヤメタル ４２ ホール ４４ ドープドポリシリコン膜 ４６ 絶縁膜 ４８ タングステンの核結晶 ５０ タングステン膜 Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K030 AA04 AA07 AA17 BA20 BA26 BB12 CA04 CA12 JA01 JA06 LA15 5F033 HH18 HH19 HH33 JJ01 JJ18 JJ19 JJ33 KK04 LL08 MM08 MM13 NN06 NN07 PP04 PP09 PP33 QQ00 QQ98 WW02 WW04 XX10
Claims (6)
- 【請求項１】 真空処理装置内において被処理体の表面
にタングステン膜を成膜するに際して、前記被処理体の
表面に、タングステン元素を含む成膜ガスの存在下にお
いてタングステンの核結晶を成長させる核結晶成長工程
と、この工程の後に前記被処理体をボロン含有ガスの雰
囲気に短時間晒すボロン晒し工程と、この工程の後にタ
ングステン元素を含む成膜ガスと水素ガスと水素希釈の
ボロン含有ガスの存在下において前記核結晶を成長させ
てタングステン膜を形成するタングステン成膜工程とを
備えたことを特徴とするタングステン膜の成膜方法。 - 【請求項２】 真空処理装置内において被処理体の表面
にタングステン膜を成膜するに際して、前記被処理体の
表面に、タングステン元素を含む成膜ガスの存在下にお
いてタングステンの核結晶を成長させる核結晶成長工程
と、この工程の後にタングステン元素を含む成膜ガスと
水素ガスと水素希釈のボロン含有ガスの存在下において
前記核結晶を成長させてタングステン膜を形成するタン
グステン成膜工程とを備えたことを特徴とするタングス
テン膜の成膜方法。 - 【請求項３】 前記ボロン含有ガスとして５％水素希釈
ジボランガスを用いた場合には、この流量は全ガス総流
量に対して略０．８５％以上であることを特徴とする請
求項１または２記載のタングステン膜の成膜方法。 - 【請求項４】 前記核結晶成長工程における核結晶層の
厚みは、５０ｎｍ以下に設定されることを特徴とする請
求項１乃至３のいずれかに記載のタングステン膜の成膜
方法。 - 【請求項５】 タングステン成膜工程における１分間当
たりの各ガスの総流量は、前記真空処理装置の処理容器
の容量の略１００％以上に設定されることを特徴とする
請求項１乃至４のいずれかに記載のタングステン膜の成
膜方法。 - 【請求項６】 前記タングステン成膜工程は、前記被処
理体の表面に形成されたホールの埋め込みと配線とを同
時に行なう工程であることを特徴とする請求項１乃至５
のいずれかに記載のタングステン膜の成膜方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10375980A JP2000178734A (ja) | 1998-12-18 | 1998-12-18 | タングステン膜の成膜方法 |
| US09/459,974 US6331483B1 (en) | 1998-12-18 | 1999-12-14 | Method of film-forming of tungsten |
| TW088122251A TW448492B (en) | 1998-12-18 | 1999-12-17 | A method of film-forming of tungsten |
| KR10-1999-0058574A KR100521702B1 (ko) | 1998-12-18 | 1999-12-17 | 텅스텐막의 성막방법 |
| US09/988,327 US6465347B2 (en) | 1998-12-18 | 2001-11-19 | Tungsten film forming method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10375980A JP2000178734A (ja) | 1998-12-18 | 1998-12-18 | タングステン膜の成膜方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000178734A true JP2000178734A (ja) | 2000-06-27 |
Family
ID=18506379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10375980A Pending JP2000178734A (ja) | 1998-12-18 | 1998-12-18 | タングステン膜の成膜方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000178734A (ja) |
| KR (1) | KR100521702B1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100431990B1 (ko) * | 2001-06-29 | 2004-05-22 | 주식회사 하이닉스반도체 | 텅스텐 막의 형성방법 |
| KR100479598B1 (ko) * | 2000-12-26 | 2005-04-06 | 주식회사 하이닉스반도체 | 텅스텐 범프를 갖는 캐패시터 및 그 제조 방법 |
| CN107887438A (zh) * | 2016-09-30 | 2018-04-06 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 半导体器件及其制造方法 |
| JP2021532592A (ja) * | 2018-07-31 | 2021-11-25 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials, Incorporated | 前駆体供給システム及びそれに関連する方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100550874B1 (ko) * | 2004-02-23 | 2006-02-10 | 삼성전기주식회사 | 자동 칩 적재 및 이송 장치 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6156382A (en) * | 1997-05-16 | 2000-12-05 | Applied Materials, Inc. | Chemical vapor deposition process for depositing tungsten |
-
1998
- 1998-12-18 JP JP10375980A patent/JP2000178734A/ja active Pending
-
1999
- 1999-12-17 KR KR10-1999-0058574A patent/KR100521702B1/ko active IP Right Grant
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100479598B1 (ko) * | 2000-12-26 | 2005-04-06 | 주식회사 하이닉스반도체 | 텅스텐 범프를 갖는 캐패시터 및 그 제조 방법 |
| KR100431990B1 (ko) * | 2001-06-29 | 2004-05-22 | 주식회사 하이닉스반도체 | 텅스텐 막의 형성방법 |
| CN107887438A (zh) * | 2016-09-30 | 2018-04-06 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 半导体器件及其制造方法 |
| JP2021532592A (ja) * | 2018-07-31 | 2021-11-25 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials, Incorporated | 前駆体供給システム及びそれに関連する方法 |
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