JP2001011627A - タングステン膜の成膜方法、半導体デバイス及び成膜装置 - Google Patents
タングステン膜の成膜方法、半導体デバイス及び成膜装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＷｘＮ膜上に高品質のＷニュークリエーショ
ン膜を形成し、ひいては高品質のＷ膜を形成するための
ＣＶＤ成膜方法を提供すること。 【解決手段】 本発明による成膜方法では、被処理基板
１４のＷｘＮ膜の表面にＢ2Ｈ6ガスをその供給源３８か
ら所定時間、吹き付け、その後、Ｗニュークリエーショ
ン膜をＣＶＤ法により形成する。そして、Ｗニュークリ
エーション膜を核にしてＣＶＤ法によりＷ膜を形成する
ことを特徴とする。このように、Ｗニュークリエーショ
ン膜の成膜前にＢ2Ｈ6ガスのみを供給すると、ＷｘＮ膜
上に良質のＷニュークリエーション膜が形成される。
ン膜を形成し、ひいては高品質のＷ膜を形成するための
ＣＶＤ成膜方法を提供すること。 【解決手段】 本発明による成膜方法では、被処理基板
１４のＷｘＮ膜の表面にＢ2Ｈ6ガスをその供給源３８か
ら所定時間、吹き付け、その後、Ｗニュークリエーショ
ン膜をＣＶＤ法により形成する。そして、Ｗニュークリ
エーション膜を核にしてＣＶＤ法によりＷ膜を形成する
ことを特徴とする。このように、Ｗニュークリエーショ
ン膜の成膜前にＢ2Ｈ6ガスのみを供給すると、ＷｘＮ膜
上に良質のＷニュークリエーション膜が形成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造等で用
いられるタングステン膜の成膜技術に関する。
いられるタングステン膜の成膜技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造においては、ステップカバレ
ッジに優れ、マイグレーション耐性に富み、且つ、エッ
チングも容易であることから、化学気相堆積（ＣＶＤ）
法によるタングステン膜（以下「Ｗ膜」という）の成膜
技術が広く採用されている。このＣＶＤ法により形成さ
れたＷ膜、特にブランケットＷ膜は、多層配線の層間接
続等に用いられる。
ッジに優れ、マイグレーション耐性に富み、且つ、エッ
チングも容易であることから、化学気相堆積（ＣＶＤ）
法によるタングステン膜（以下「Ｗ膜」という）の成膜
技術が広く採用されている。このＣＶＤ法により形成さ
れたＷ膜、特にブランケットＷ膜は、多層配線の層間接
続等に用いられる。
【０００３】一般に、ブランケットＷ膜をＣＶＤ法によ
り成膜する場合、予め下地（例えばＳｉ）の上にバリア
層を形成した後、ブランケットＷ膜を形成するための核
となるタングステンニュークリエーション膜（以下「Ｗ
ニュークリエーション膜」という）をＣＶＤ法で形成し
ている。
り成膜する場合、予め下地（例えばＳｉ）の上にバリア
層を形成した後、ブランケットＷ膜を形成するための核
となるタングステンニュークリエーション膜（以下「Ｗ
ニュークリエーション膜」という）をＣＶＤ法で形成し
ている。
【０００４】層間接続等のためのバリア層としては、従
来、ＴｉＮ膜が用いられているが、近年、ゲート配線と
してポリメタル構造が採用されつつあり、タングステン
ナイトライド膜（以下「ＷｘＮ膜」という）がバリア層
として考えられている。
来、ＴｉＮ膜が用いられているが、近年、ゲート配線と
してポリメタル構造が採用されつつあり、タングステン
ナイトライド膜（以下「ＷｘＮ膜」という）がバリア層
として考えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、バリア
層にＷｘＮ膜を用い、その上に従来方法でＷニュークリ
エーション膜及びブランケットＷ膜を形成すると、Ｗ膜
に鬆（ボイド）が入ったりＷ膜の表面が荒れたりする等
の欠陥が生ずる。
層にＷｘＮ膜を用い、その上に従来方法でＷニュークリ
エーション膜及びブランケットＷ膜を形成すると、Ｗ膜
に鬆（ボイド）が入ったりＷ膜の表面が荒れたりする等
の欠陥が生ずる。
【０００６】より詳細には、六フッ化タングステン（Ｗ
Ｆ6）ガスとモノシラン（ＳｉＨ4）ガスを主成分として
含む処理ガスを用いてＣＶＤ法によりＷニュークリエー
ション膜を形成するという従来方法では、ＷｘＮ膜上に
は極めて粗いＷニュークリエーション膜しか形成され
ず、その結果としてブランケットＷ膜も欠陥が生ずるこ
とになる。
Ｆ6）ガスとモノシラン（ＳｉＨ4）ガスを主成分として
含む処理ガスを用いてＣＶＤ法によりＷニュークリエー
ション膜を形成するという従来方法では、ＷｘＮ膜上に
は極めて粗いＷニュークリエーション膜しか形成され
ず、その結果としてブランケットＷ膜も欠陥が生ずるこ
とになる。
【０００７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、ＷｘＮ膜上に良好なＷニュークリエー
ション膜を形成し、ひいては良好なＷ膜を形成するため
の成膜方法及び装置を提供することにある。
で、その目的は、ＷｘＮ膜上に良好なＷニュークリエー
ション膜を形成し、ひいては良好なＷ膜を形成するため
の成膜方法及び装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者らは、Ｗニュークリエーション膜の形成前
にＳｉＨ4ガスを単独で流す成膜方法を提案している。
この方法によれば、ＷｘＮ膜上に形成されるＷニューク
リエーション膜は良質なものとなる。
に、本発明者らは、Ｗニュークリエーション膜の形成前
にＳｉＨ4ガスを単独で流す成膜方法を提案している。
この方法によれば、ＷｘＮ膜上に形成されるＷニューク
リエーション膜は良質なものとなる。
【０００９】しかしながら、後プロセスで高温アニール
等の熱処理が加えられると、Ｗ膜が剥離しやすいという
問題を生ずる。
等の熱処理が加えられると、Ｗ膜が剥離しやすいという
問題を生ずる。
【００１０】そこで、上記問題点を解消すべく種々のガ
スについて検討を加えた結果、本発明者は、ジボラン
（Ｂ2Ｈ6）ガスの単独供給をＷニュークリエーション膜
の形成前に行うことを見出した。すなわち、本発明によ
る成膜方法は、ＷｘＮ膜が形成された被処理基板を収容
している処理チャンバ内を所定の真空度にし、被処理基
板のＷｘＮ膜の表面にＢ2Ｈ6ガスを所定時間、吹き付け
る第１ステップと、第１ステップの終了後、処理チャン
バ内を所定の真空度にし、ＷｘＮ膜の上にＷニュークリ
エーション膜をＣＶＤ法により形成する第２ステップ
と、第２ステップの終了後、処理チャンバ内を所定の真
空度にし、Ｗニュークリエーション膜を核にしてＣＶＤ
法によりＷ膜を形成する第３ステップとを含むことを特
徴としている。
スについて検討を加えた結果、本発明者は、ジボラン
（Ｂ2Ｈ6）ガスの単独供給をＷニュークリエーション膜
の形成前に行うことを見出した。すなわち、本発明によ
る成膜方法は、ＷｘＮ膜が形成された被処理基板を収容
している処理チャンバ内を所定の真空度にし、被処理基
板のＷｘＮ膜の表面にＢ2Ｈ6ガスを所定時間、吹き付け
る第１ステップと、第１ステップの終了後、処理チャン
バ内を所定の真空度にし、ＷｘＮ膜の上にＷニュークリ
エーション膜をＣＶＤ法により形成する第２ステップ
と、第２ステップの終了後、処理チャンバ内を所定の真
空度にし、Ｗニュークリエーション膜を核にしてＣＶＤ
法によりＷ膜を形成する第３ステップとを含むことを特
徴としている。
【００１１】このように、Ｂ2Ｈ6ガスの供給後にＷニュ
ークリエーション膜を形成すると、形成される膜は極め
て良質なものとなる。これは、Ｂ2Ｈ6ガスの供給により
ＷｘＮ膜の表面に極薄のボロン層が形成され、このボロ
ン層がＷｘＮ及びＷに対する結合性を改善するからと推
定される。また、Ｂ２Ｈ６ガスの供給量を調整し適宜範
囲内とすると、Ｗニュークリエーション膜は耐剥離性に
も優れたものとなる。
ークリエーション膜を形成すると、形成される膜は極め
て良質なものとなる。これは、Ｂ2Ｈ6ガスの供給により
ＷｘＮ膜の表面に極薄のボロン層が形成され、このボロ
ン層がＷｘＮ及びＷに対する結合性を改善するからと推
定される。また、Ｂ２Ｈ６ガスの供給量を調整し適宜範
囲内とすると、Ｗニュークリエーション膜は耐剥離性に
も優れたものとなる。
【００１２】更に、請求項４に係る発明は、上記成膜方
法を実施するのに適した成膜装置に関するものであり、
処理チャンバと、処理チャンバ内に配置され、被処理基
板を支持する基板支持体と、基板支持体により支持され
た被処理基板を加熱する加熱手段と、処理チャンバ内を
減圧する真空排気手段と、Ｗニュークリエーション膜を
形成すべくＷＦ6ガス、ＳｉＨ4ガス及びＢ2Ｈ6ガスを処
理チャンバ内に供給するガス供給手段と、加熱手段、真
空排気手段及びガス供給手段を制御する制御手段とを備
え、前記制御手段が、Ｗニュークリエーション膜の形成
を行う前に、前記ガス供給手段によりＢ2Ｈ6ガスのみを
所定時間、処理チャンバ内に供給するよう構成された成
膜装置を特徴としている。
法を実施するのに適した成膜装置に関するものであり、
処理チャンバと、処理チャンバ内に配置され、被処理基
板を支持する基板支持体と、基板支持体により支持され
た被処理基板を加熱する加熱手段と、処理チャンバ内を
減圧する真空排気手段と、Ｗニュークリエーション膜を
形成すべくＷＦ6ガス、ＳｉＨ4ガス及びＢ2Ｈ6ガスを処
理チャンバ内に供給するガス供給手段と、加熱手段、真
空排気手段及びガス供給手段を制御する制御手段とを備
え、前記制御手段が、Ｗニュークリエーション膜の形成
を行う前に、前記ガス供給手段によりＢ2Ｈ6ガスのみを
所定時間、処理チャンバ内に供給するよう構成された成
膜装置を特徴としている。
【００１３】また、ＷｘＮ膜は、ＷＦ6ガスを主成分と
した処理ガスを用いてＣＶＤ法により形成することがで
きるので、ＷｘＮ膜からＷ膜までの一連の成膜プロセス
を一の処理チャンバで行うことができる。
した処理ガスを用いてＣＶＤ法により形成することがで
きるので、ＷｘＮ膜からＷ膜までの一連の成膜プロセス
を一の処理チャンバで行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態について詳細に説明する。
適な実施形態について詳細に説明する。
【００１５】図１は、本発明によるＷ膜の成膜方法を実
施するために適した成膜装置を概略的に示したものであ
る。図示実施形態の成膜装置１０はＣＶＤ法による成膜
が可能な装置であり、内部が所望の真空度に減圧可能な
処理チャンバ１２を備えている。処理チャンバ１２内に
は、シリコンウェハ（被処理基板）１４を上面にて支持
するペデスタル（基板支持体）１６が設けられている。
このペデスタル１６には、シリコンウェハ１４を加熱す
るために、電気抵抗式ヒータ等の加熱手段１８が埋設さ
れている。この加熱装置１８は、システム全体を制御す
るマイクロコンピュータ等から成る制御手段２０によっ
て制御される。
施するために適した成膜装置を概略的に示したものであ
る。図示実施形態の成膜装置１０はＣＶＤ法による成膜
が可能な装置であり、内部が所望の真空度に減圧可能な
処理チャンバ１２を備えている。処理チャンバ１２内に
は、シリコンウェハ（被処理基板）１４を上面にて支持
するペデスタル（基板支持体）１６が設けられている。
このペデスタル１６には、シリコンウェハ１４を加熱す
るために、電気抵抗式ヒータ等の加熱手段１８が埋設さ
れている。この加熱装置１８は、システム全体を制御す
るマイクロコンピュータ等から成る制御手段２０によっ
て制御される。
【００１６】ペデスタル１６の上方には、ガス分配プレ
ート２２がペデスタル１６の上面に対して平行に配置さ
れている。ガス分配プレート２２は中空プレートであ
り、その下面には多数のガス出口２４が形成されてお
り、ガス分配プレート２２の内部空間には、配管２６を
介して処理チャンバ外部のガス混合室２８から所定の処
理ガスが供給されるようになっている。ガス混合室２８
では、成膜に必要なガスが均一に混合される。本実施形
態では、シリコンウェハ１４上にＷｘＮ膜、Ｗニューク
リエーション膜、ブランケットＷ膜の成膜を連続して行
うため、処理ガス供給手段として、ＷＦ6ガス供給源３
０、ＳｉＨ4ガス供給源３２、Ｎ2ガス供給源３４、Ｈ2
ガス供給源３６、Ｂ2Ｈ6ガス供給源３８がそれぞれ流量
調節バルブ４０，４２，４４，４６，４８を介してガス
混合室２８に接続されている。流量調節バルブ４０〜４
８は前記制御手段２０により遠隔的に制御され、これに
より各ガスの流量が調節されるので、処理ガスの混合割
合を所望の値に設定した上で処理チャンバ１２内に送り
込むことが可能である。
ート２２がペデスタル１６の上面に対して平行に配置さ
れている。ガス分配プレート２２は中空プレートであ
り、その下面には多数のガス出口２４が形成されてお
り、ガス分配プレート２２の内部空間には、配管２６を
介して処理チャンバ外部のガス混合室２８から所定の処
理ガスが供給されるようになっている。ガス混合室２８
では、成膜に必要なガスが均一に混合される。本実施形
態では、シリコンウェハ１４上にＷｘＮ膜、Ｗニューク
リエーション膜、ブランケットＷ膜の成膜を連続して行
うため、処理ガス供給手段として、ＷＦ6ガス供給源３
０、ＳｉＨ4ガス供給源３２、Ｎ2ガス供給源３４、Ｈ2
ガス供給源３６、Ｂ2Ｈ6ガス供給源３８がそれぞれ流量
調節バルブ４０，４２，４４，４６，４８を介してガス
混合室２８に接続されている。流量調節バルブ４０〜４
８は前記制御手段２０により遠隔的に制御され、これに
より各ガスの流量が調節されるので、処理ガスの混合割
合を所望の値に設定した上で処理チャンバ１２内に送り
込むことが可能である。
【００１７】ガス分配プレート２２は、アルミニウム等
の導電性材料から成り、例えば１３．５６ＭＨｚの高周
波電力を印加するために整合器４８及び高周波電源５０
を介して接地されている。また、ペデスタル１６もアル
ミニウム等の導電性材料から構成されており、同様に接
地されている。
の導電性材料から成り、例えば１３．５６ＭＨｚの高周
波電力を印加するために整合器４８及び高周波電源５０
を介して接地されている。また、ペデスタル１６もアル
ミニウム等の導電性材料から構成されており、同様に接
地されている。
【００１８】更に、処理チャンバ１２には真空排気手段
（図示しない）が接続されており、内部が所望の真空度
に減圧可能となっている。この真空排気手段も前記の制
御手段２０により制御される。
（図示しない）が接続されており、内部が所望の真空度
に減圧可能となっている。この真空排気手段も前記の制
御手段２０により制御される。
【００１９】次に、このような構成の成膜装置１０を用
いてブランケットＷ膜をＷｘＮ膜上に形成する手順につ
いて、図２に沿って説明する。
いてブランケットＷ膜をＷｘＮ膜上に形成する手順につ
いて、図２に沿って説明する。
【００２０】まず、シリコンウェハ１４上にバリア層と
してＷｘＮ膜を形成する（シリコンウェハ１４の表面に
直接ＷｘＮ膜を形成する場合の他、シリコンウェハ１４
上に他の層が形成されており、その上にＷｘＮ膜を形成
する場合も含む）。ＷｘＮ膜の成膜方法としては種々あ
るが、本実施形態ではプラズマＣＶＤによっている。す
なわち、まずペデスタル１６内の加熱装置１８によりペ
デスタル１６の加熱を開始すると共に、シリコンウェハ
１４を適当な搬送ロボットを用いて処理チャンバ１２内
に搬入し、ペデスタル１６上に載置、支持する。次い
で、処理チャンバ１２内を所定の真空度、例えば５Ｔｏ
ｒｒに減圧する。更に、処理ガスとして、ＷＦ6ガス、
Ｎ2ガス及びＨ2ガスをそれぞれＷＦ6ガス供給源３０、
Ｎ2ガス供給源３４及びＨ2ガス供給源３６から所定流量
でガス混合室２８に供給、混合してガス分配プレート２
２を経て、処理チャンバ１２内に導入する。そして、高
周波電源５２をオンとすると、ガス分配プレート２２の
ガス出口２４から噴出された処理ガスはガス分配プレー
ト２２とペデスタル１６との間でプラズマ化され、ＷＦ
6、Ｎ2及びＨ2はイオン又はラジカルに電離された状態
でペデスタル１６上のシリコンウェハ１４の表面に達
し、化学反応によりシリコンウェハ１４上にバリア層と
してのＷｘＮ膜を形成する。
してＷｘＮ膜を形成する（シリコンウェハ１４の表面に
直接ＷｘＮ膜を形成する場合の他、シリコンウェハ１４
上に他の層が形成されており、その上にＷｘＮ膜を形成
する場合も含む）。ＷｘＮ膜の成膜方法としては種々あ
るが、本実施形態ではプラズマＣＶＤによっている。す
なわち、まずペデスタル１６内の加熱装置１８によりペ
デスタル１６の加熱を開始すると共に、シリコンウェハ
１４を適当な搬送ロボットを用いて処理チャンバ１２内
に搬入し、ペデスタル１６上に載置、支持する。次い
で、処理チャンバ１２内を所定の真空度、例えば５Ｔｏ
ｒｒに減圧する。更に、処理ガスとして、ＷＦ6ガス、
Ｎ2ガス及びＨ2ガスをそれぞれＷＦ6ガス供給源３０、
Ｎ2ガス供給源３４及びＨ2ガス供給源３６から所定流量
でガス混合室２８に供給、混合してガス分配プレート２
２を経て、処理チャンバ１２内に導入する。そして、高
周波電源５２をオンとすると、ガス分配プレート２２の
ガス出口２４から噴出された処理ガスはガス分配プレー
ト２２とペデスタル１６との間でプラズマ化され、ＷＦ
6、Ｎ2及びＨ2はイオン又はラジカルに電離された状態
でペデスタル１６上のシリコンウェハ１４の表面に達
し、化学反応によりシリコンウェハ１４上にバリア層と
してのＷｘＮ膜を形成する。
【００２１】なお、ＷｘＮ膜は物理気相堆積（ＰＶＤ）
法によっても成膜することは可能である。また、後プロ
セスでＷニュークリエーション膜及びブランケットＷ膜
が形成される本実施形態では、処理ガス中のＷＦ6が各
プロセスで共通であるため、同一の処理チャンバ１２で
ＷｘＮ膜の形成を行うことができる。従って、処理チャ
ンバ間でシリコンウェハを移動する必要がなく、コンタ
ミネーションが減じられ、処理効率が高くなる等の利点
がある。
法によっても成膜することは可能である。また、後プロ
セスでＷニュークリエーション膜及びブランケットＷ膜
が形成される本実施形態では、処理ガス中のＷＦ6が各
プロセスで共通であるため、同一の処理チャンバ１２で
ＷｘＮ膜の形成を行うことができる。従って、処理チャ
ンバ間でシリコンウェハを移動する必要がなく、コンタ
ミネーションが減じられ、処理効率が高くなる等の利点
がある。
【００２２】ＷｘＮ膜が形成されたならば、高周波電源
５２をオフにすると共に、処理チャンバ１２の内部のガ
スを排気する。この後、従来であれば、Ｗニュークリエ
ーション膜の成膜プロセスを開始することとなろうが、
本発明によれば、ニュークリエーション膜成膜プロセス
に先だってＢ2Ｈ6ガスを単独でＷｘＮ膜の表面全域に吹
き付けることとしている（図２の（ａ））。
５２をオフにすると共に、処理チャンバ１２の内部のガ
スを排気する。この後、従来であれば、Ｗニュークリエ
ーション膜の成膜プロセスを開始することとなろうが、
本発明によれば、ニュークリエーション膜成膜プロセス
に先だってＢ2Ｈ6ガスを単独でＷｘＮ膜の表面全域に吹
き付けることとしている（図２の（ａ））。
【００２３】このＢ2Ｈ6ガス吹付けプロセスでは、処理
チャンバ１２の内部圧力を例えば４．５Ｔｏｒｒ程度に
維持し、Ｂ2Ｈ6ガスのみをその供給源３８から適当な流
量及び時間、例えば約３０秒間供給する。Ｂ2Ｈ6ガスは
ガス分配プレート２２のガス出口２４からシリコンウェ
ハ１４上のＷｘＮ膜の表面全域に吹き付けられる。シリ
コンウェハ１４は、ペデスタル１６内の加熱手段１８に
より加熱されており、ＷｘＮ膜の表面に対してＢ2Ｈ6が
何らかの作用を及ぼす。おそらくは、原子、数個〜数十
個分程度の極めて薄いボロン層が形成されるものと考え
られる。
チャンバ１２の内部圧力を例えば４．５Ｔｏｒｒ程度に
維持し、Ｂ2Ｈ6ガスのみをその供給源３８から適当な流
量及び時間、例えば約３０秒間供給する。Ｂ2Ｈ6ガスは
ガス分配プレート２２のガス出口２４からシリコンウェ
ハ１４上のＷｘＮ膜の表面全域に吹き付けられる。シリ
コンウェハ１４は、ペデスタル１６内の加熱手段１８に
より加熱されており、ＷｘＮ膜の表面に対してＢ2Ｈ6が
何らかの作用を及ぼす。おそらくは、原子、数個〜数十
個分程度の極めて薄いボロン層が形成されるものと考え
られる。
【００２４】次いで、処理チャンバ１２内の圧力を４〜
３０Ｔｏｒｒ程度とし、従来と同様に、ＷＦ6ガス、Ｓ
ｉＨ4ガス、Ｈ2ガス及びＢ2Ｈ6ガスそれぞれＷＦ6ガス
供給源３０、ＳｉＨ4ガス供給源３２、Ｈ2ガス供給源３
６及びＢ2Ｈ6ガス供給源３８からガス混合室２８に供給
し、均一に混合した後、ガス分配プレート２２を経て処
理チャンバ１２内に導入する。これにより、ＷｘＮ膜の
上にＷニュークリエーション膜が熱ＣＶＤにより形成さ
れる。このＷニュークリエーション膜は、ＷｘＮ膜の表
面全域にわたり均質に且つ良質に形成される。これは、
ボロン層がＷｘＮとＷとの間の結合性を改善するからと
推定される（図２の（ｂ））。
３０Ｔｏｒｒ程度とし、従来と同様に、ＷＦ6ガス、Ｓ
ｉＨ4ガス、Ｈ2ガス及びＢ2Ｈ6ガスそれぞれＷＦ6ガス
供給源３０、ＳｉＨ4ガス供給源３２、Ｈ2ガス供給源３
６及びＢ2Ｈ6ガス供給源３８からガス混合室２８に供給
し、均一に混合した後、ガス分配プレート２２を経て処
理チャンバ１２内に導入する。これにより、ＷｘＮ膜の
上にＷニュークリエーション膜が熱ＣＶＤにより形成さ
れる。このＷニュークリエーション膜は、ＷｘＮ膜の表
面全域にわたり均質に且つ良質に形成される。これは、
ボロン層がＷｘＮとＷとの間の結合性を改善するからと
推定される（図２の（ｂ））。
【００２５】なお、ここでＢ2Ｈ6ガスを添加するのはＷ
膜の低抵抗化を図るためであり、必須のガスではないこ
とに注意されたい。
膜の低抵抗化を図るためであり、必須のガスではないこ
とに注意されたい。
【００２６】Ｗニュークリエーション膜の形成後、ＷＦ
6ガス及びＨ2ガスをそれぞれＷＦ6ガス供給源３０及び
Ｈ2ガス供給源３６からガス混合室２８に供給し、混合
した後、ガス分配プレート２２を経て処理チャンバ１２
内に導入する。これにより、Ｗニュークリエーション膜
を核としてブランケットＷ膜が熱ＣＶＤにより形成され
る。前述したように、ＷｘＮ膜上のＷニュークリエーシ
ョン膜はＷ膜形成の核として良質なものであるため、形
成されるブランケットＷ膜も均質で稠密なものとなる。
また、Ｗニュークリエーション膜の表面は平坦であり、
ブランケットＷ膜の成長速度が全面にわたりほぼ均一と
なるので、ブランケットＷ膜の表面も平坦性に優れたも
のとなる（図２の（ｃ））。
6ガス及びＨ2ガスをそれぞれＷＦ6ガス供給源３０及び
Ｈ2ガス供給源３６からガス混合室２８に供給し、混合
した後、ガス分配プレート２２を経て処理チャンバ１２
内に導入する。これにより、Ｗニュークリエーション膜
を核としてブランケットＷ膜が熱ＣＶＤにより形成され
る。前述したように、ＷｘＮ膜上のＷニュークリエーシ
ョン膜はＷ膜形成の核として良質なものであるため、形
成されるブランケットＷ膜も均質で稠密なものとなる。
また、Ｗニュークリエーション膜の表面は平坦であり、
ブランケットＷ膜の成長速度が全面にわたりほぼ均一と
なるので、ブランケットＷ膜の表面も平坦性に優れたも
のとなる（図２の（ｃ））。
【００２７】以上のプロセスは、各流量調節バルブ（ガ
ス供給手段）４０〜４８、加熱手段１８及び真空排気手
段等に接続されたシステム全体を制御する制御手段２０
により、自動的に実行される。
ス供給手段）４０〜４８、加熱手段１８及び真空排気手
段等に接続されたシステム全体を制御する制御手段２０
により、自動的に実行される。
【００２８】ところで、上記方法に従ってＷｘＮ膜上に
形成されたＷ膜は耐剥離性に優れたものとなる。言い換
えるならば、ＷｘＮ膜とＷニュークリエーション膜との
間の結合性が向上される。この耐剥離性ないしは結合性
は、特に後プロセスで高温アニール処理等の高温熱処理
が行われた場合に顕著な効果となって現れるものであ
る。高い耐剥離性を得るためには、Ｂ2Ｈ6ガスの供給量
を、実験等を通して適宜設定する必要がある。簡単に
は、Ｂ2Ｈ6ガスが少量である場合、逆に多量である場合
には所望の効果が得られない。少量である場合、Ｗニュ
ークリエーション膜の成膜プロセスの前にＢ2Ｈ6ガスを
流す効果自体が得られず、また、多量である場合、ボロ
ン層の厚さが大きくなり、ボロン層自体が機械的に脆く
なると考えられるからである。
形成されたＷ膜は耐剥離性に優れたものとなる。言い換
えるならば、ＷｘＮ膜とＷニュークリエーション膜との
間の結合性が向上される。この耐剥離性ないしは結合性
は、特に後プロセスで高温アニール処理等の高温熱処理
が行われた場合に顕著な効果となって現れるものであ
る。高い耐剥離性を得るためには、Ｂ2Ｈ6ガスの供給量
を、実験等を通して適宜設定する必要がある。簡単に
は、Ｂ2Ｈ6ガスが少量である場合、逆に多量である場合
には所望の効果が得られない。少量である場合、Ｗニュ
ークリエーション膜の成膜プロセスの前にＢ2Ｈ6ガスを
流す効果自体が得られず、また、多量である場合、ボロ
ン層の厚さが大きくなり、ボロン層自体が機械的に脆く
なると考えられるからである。
【００２９】なお、上記実施形態では、ＷｘＮ膜の形成
からブランケットＷ膜の形成まで一つの処理チャンバ１
２内で連続的に行うことととしているが、各プロセスは
別個の処理チャンバで行うことも可能である。
からブランケットＷ膜の形成まで一つの処理チャンバ１
２内で連続的に行うことととしているが、各プロセスは
別個の処理チャンバで行うことも可能である。
【００３０】
【実施例】次に、上記方法に従って実際にシリコンウェ
ハ上にＷｘＮ膜とＷニュークリエーション膜を成膜した
結果について述べる。
ハ上にＷｘＮ膜とＷニュークリエーション膜を成膜した
結果について述べる。
【００３１】以下で述べる実施例及び比較例では、アプ
ライド・マテリアルズ・インコーポレイテッドにより
「Ｃｅｎｔｕｒａ（登録商標）」という名で製造、販売
されている枚葉式マルチチャンバCVD装置を用いた。
ライド・マテリアルズ・インコーポレイテッドにより
「Ｃｅｎｔｕｒａ（登録商標）」という名で製造、販売
されている枚葉式マルチチャンバCVD装置を用いた。
【００３２】第１実施例における各プロセスでの条件は
以下の通りである。
以下の通りである。
【００３３】ＷｘＮ膜の成膜プロセスでは、処理チャン
バ内の圧力を５Ｔｏｒｒ、ペデスタルの温度を４７５
℃、ＷＦ6ガスの流量を６ｓｃｃｍ、Ｎ2ガスの流量を５
００ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスの流量を５００ｓｃｃｍとし、
１３．５６ＭＨｚの高周波電力を印加し、２０秒間、処
理を行った。
バ内の圧力を５Ｔｏｒｒ、ペデスタルの温度を４７５
℃、ＷＦ6ガスの流量を６ｓｃｃｍ、Ｎ2ガスの流量を５
００ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスの流量を５００ｓｃｃｍとし、
１３．５６ＭＨｚの高周波電力を印加し、２０秒間、処
理を行った。
【００３４】Ｂ2Ｈ6ガス吹付けプロセスでは、処理チャ
ンバ内の圧力を４．５Ｔｏｒｒ、ペデスタルの温度を４
７５℃、Ｂ2Ｈ6ガスの流量を１０ｓｃｃｍとし、３０秒
間、処理を行った。
ンバ内の圧力を４．５Ｔｏｒｒ、ペデスタルの温度を４
７５℃、Ｂ2Ｈ6ガスの流量を１０ｓｃｃｍとし、３０秒
間、処理を行った。
【００３５】Ｗニュークリエーション膜の成膜プロセス
では、処理チャンバ内の圧力を４．５Ｔｏｒｒ、ペデス
タルの温度を４７５℃、ＷＦ6ガスの流量を２０ｓｃｃ
ｍ、ＳｉＨ4ガスの流量を１０ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスの流量
を１０００ｓｃｃｍ、Ｂ2Ｈ6ガスの流量を０．７５ｓｃ
ｃｍとし、１０秒間、処理を行った。
では、処理チャンバ内の圧力を４．５Ｔｏｒｒ、ペデス
タルの温度を４７５℃、ＷＦ6ガスの流量を２０ｓｃｃ
ｍ、ＳｉＨ4ガスの流量を１０ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスの流量
を１０００ｓｃｃｍ、Ｂ2Ｈ6ガスの流量を０．７５ｓｃ
ｃｍとし、１０秒間、処理を行った。
【００３６】なお、各プロセスにおいてＡｒガスをキャ
リアガスとして適量流した。
リアガスとして適量流した。
【００３７】この第１実施例では、全域にわたり平滑性
に優れた表面を有するＷニュークリエーション膜が形成
された。
に優れた表面を有するＷニュークリエーション膜が形成
された。
【００３８】また、この手順に続いてブランケットＷ膜
を形成し、その後、８５０℃のＮ2ガス雰囲気で高温ア
ニール処理を施した後、剥離試験用粘着テープを膜表面
に貼着して剥離試験を行った。その結果は、粘着テープ
を剥がしても、テープにＷ膜は付かず、耐剥離性に優れ
ていることが確認できた。
を形成し、その後、８５０℃のＮ2ガス雰囲気で高温ア
ニール処理を施した後、剥離試験用粘着テープを膜表面
に貼着して剥離試験を行った。その結果は、粘着テープ
を剥がしても、テープにＷ膜は付かず、耐剥離性に優れ
ていることが確認できた。
【００３９】また、Ｂ2Ｈ6ガス吹付けプロセスでの流量
を１９ｓｃｃｍとした点を除き、その他の条件について
は第１実施例と同一とした第２実施例を行った。この場
合も、表面は平滑性に優れたＷニュークリエーション膜
が形成されたが、粘着テープによる剥離試験では、テー
プにＷ膜が若干付着するという結果が得られた。
を１９ｓｃｃｍとした点を除き、その他の条件について
は第１実施例と同一とした第２実施例を行った。この場
合も、表面は平滑性に優れたＷニュークリエーション膜
が形成されたが、粘着テープによる剥離試験では、テー
プにＷ膜が若干付着するという結果が得られた。
【００４０】また、従来方法でＷニュークリエーション
膜を形成するという第１比較例も行った。この第１比較
例でのＷｘＮ膜の成膜プロセスは、第１実施例のものと
同じ条件とした。また、Ｂ2Ｈ6ガス吹付けプロセスは行
わず、Ｗニュークリエーション膜の成膜プロセスでは、
処理チャンバ内の圧力を４．５Ｔｏｒｒ、ペデスタルの
温度を４７５℃、ＷＦ6ガスの流量を２０ｓｃｃｍ、Ｓ
ｉＨ4ガスの流量を１０ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスの流量を１０
００ｓｃｃｍとし、１０秒間、処理を行った。
膜を形成するという第１比較例も行った。この第１比較
例でのＷｘＮ膜の成膜プロセスは、第１実施例のものと
同じ条件とした。また、Ｂ2Ｈ6ガス吹付けプロセスは行
わず、Ｗニュークリエーション膜の成膜プロセスでは、
処理チャンバ内の圧力を４．５Ｔｏｒｒ、ペデスタルの
温度を４７５℃、ＷＦ6ガスの流量を２０ｓｃｃｍ、Ｓ
ｉＨ4ガスの流量を１０ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスの流量を１０
００ｓｃｃｍとし、１０秒間、処理を行った。
【００４１】この第１比較例の方法では、Ｗニュークリ
エーション膜は形成されず、ＷｘＮ膜上にはＷの塊状物
が形成されるだけであった。
エーション膜は形成されず、ＷｘＮ膜上にはＷの塊状物
が形成されるだけであった。
【００４２】更に、Ｗニュークリエーション膜成膜プロ
セスでの処理チャンバの内部圧力を３０Ｔｏｒｒとした
点を除き、第１比較例と同条件とした第２比較例を行っ
た。
セスでの処理チャンバの内部圧力を３０Ｔｏｒｒとした
点を除き、第１比較例と同条件とした第２比較例を行っ
た。
【００４３】この第２比較例による方法では、Ｗニュー
クリエーション膜は形成されるものの、ウェハ外周部分
におけるＷニュークリエーション膜の表面は荒れたもの
となった。
クリエーション膜は形成されるものの、ウェハ外周部分
におけるＷニュークリエーション膜の表面は荒れたもの
となった。
【００４４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、Ｗ
ｘＮのバリア層の上に良質のＷニュークリエーション膜
を形成することが可能となる。また、後プロセスにおい
て熱を加えても、形成された膜は剥離しにくいという効
果を得ることが可能となる。
ｘＮのバリア層の上に良質のＷニュークリエーション膜
を形成することが可能となる。また、後プロセスにおい
て熱を加えても、形成された膜は剥離しにくいという効
果を得ることが可能となる。
【００４５】従って、本発明により形成されたＷニュー
クリエーション膜を成長の核としたブランケットＷ膜も
良質なものとなり、本発明による成膜方法を経て形成さ
れる半導体デバイスも優れたものとなる。
クリエーション膜を成長の核としたブランケットＷ膜も
良質なものとなり、本発明による成膜方法を経て形成さ
れる半導体デバイスも優れたものとなる。
【図１】本発明による成膜方法を実施できるＣＶＤ装置
を示す概略断面図である。
を示す概略断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は本発明による成膜方法の手順
を示す概略説明図である。
を示す概略説明図である。
１０…成膜装置、１２…処理チャンバ、１４…シリコン
ウェハ（被処理基板）、１６…ペデスタル（基板支持
体）、１８…加熱手段、２０…制御手段、２２…ガス分
配プレート、２８…ガス混合室、３０…ＷＦ6ガス供給
源、３２…ＳｉＨ4ガス供給源、３４…Ｎ2ガス供給源、
３６…Ｈ2ガス供給源、３８…Ｂ2Ｈ6ガス供給源，４
０，４２，４４，４６，４８…流量調節バルブ、５０…
整合器、５２…高周波電源。
ウェハ（被処理基板）、１６…ペデスタル（基板支持
体）、１８…加熱手段、２０…制御手段、２２…ガス分
配プレート、２８…ガス混合室、３０…ＷＦ6ガス供給
源、３２…ＳｉＨ4ガス供給源、３４…Ｎ2ガス供給源、
３６…Ｈ2ガス供給源、３８…Ｂ2Ｈ6ガス供給源，４
０，４２，４４，４６，４８…流量調節バルブ、５０…
整合器、５２…高周波電源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/285 ３０１ Ｈ０１Ｌ 21/285 ３０１Ｒ (72)発明者 北崎 正樹 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 (72)発明者 仁科 和宏 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 Ｆターム(参考） 4K030 AA01 AA04 AA06 AA07 BA20 BA38 BB12 CA04 CA05 CA12 EA11 GA01 KA24 KA41 LA11 4M104 AA01 BB18 BB33 CC01 DD22 DD44 DD45 DD86 FF16 FF18 HH08
Claims (5)
- 【請求項１】 タングステンナイトライド膜が形成され
た被処理基板を収容している処理チャンバ内を所定の真
空度にし、前記被処理基板の前記タングステンナイトラ
イド膜の表面にジボランガスを所定時間、吹き付ける第
１ステップと、 前記第１ステップの終了後、前記処理チャンバ内を所定
の真空度にし、前記タングステンナイトライド膜の上に
タングステンニュークリエーション膜を化学気相堆積法
により形成する第２ステップと、 前記第２ステップの終了後、前記処理チャンバ内を所定
の真空度にし、前記タングステンニュークリエーション
膜を核にして化学気相堆積法によりタングステン膜を形
成する第３ステップとを含むタングステン膜の成膜方
法。 - 【請求項２】 前記タングステンナイトライド膜は前記
処理チャンバ内で化学気相堆積法により形成されたもの
である請求項１に記載のタングステン膜の成膜方法。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載のタングステン膜
の成膜方法を用いて製造された半導体デバイス。 - 【請求項４】 被処理基板上に形成されたタングステン
ナイトライド膜上にタングステンニュークリエーション
膜を化学気相堆積法により形成する成膜装置であって、 処理チャンバと、 前記処理チャンバ内に配置され、被処理基板を支持する
基板支持体と、 前記基板支持体により支持された被処理基板を加熱する
加熱手段と、 前記処理チャンバ内を減圧する真空排気手段と、 タングステンニュークリエーション膜を形成すべく六フ
ッ化タングステンガス、モノシランガス及びジボランガ
スを前記処理チャンバ内に供給するガス供給手段と、 前記加熱手段、前記真空排気手段及び前記ガス供給手段
を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段が、タン
グステンニュークリエーション膜の形成を行う前に、前
記ガス供給手段によりジボランガスのみを所定時間、前
記処理チャンバ内に供給するよう構成されている成膜装
置。 - 【請求項５】 前記ガス供給手段は窒素ガス及び水素ガ
スの供給が可能であり、前記処理チャンバ内の前記基板
支持体により支持された被処理基板上にタングステンナ
イトライド膜を化学気相堆積法により形成することがで
きるようになっている請求項４に記載の成膜装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11174227A JP2001011627A (ja) | 1999-06-21 | 1999-06-21 | タングステン膜の成膜方法、半導体デバイス及び成膜装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11174227A JP2001011627A (ja) | 1999-06-21 | 1999-06-21 | タングステン膜の成膜方法、半導体デバイス及び成膜装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001011627A true JP2001011627A (ja) | 2001-01-16 |
Family
ID=15974957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11174227A Withdrawn JP2001011627A (ja) | 1999-06-21 | 1999-06-21 | タングステン膜の成膜方法、半導体デバイス及び成膜装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001011627A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010526441A (ja) * | 2007-05-04 | 2010-07-29 | マイクロン テクノロジー， インク． | タングステンディジット線、その形成方法及び動作方法 |
-
1999
- 1999-06-21 JP JP11174227A patent/JP2001011627A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010526441A (ja) * | 2007-05-04 | 2010-07-29 | マイクロン テクノロジー， インク． | タングステンディジット線、その形成方法及び動作方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060905 |