JP2002212725A - 半導体基板上へのタングステンの化学気相デポジション方法 - Google Patents
半導体基板上へのタングステンの化学気相デポジション方法Info
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- C23C16/14—Deposition of only one other metal element
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体基板上へのタングステン化学気相デポ
ジションの方法を提供すること。 【解決手段】 本方法は、半導体基板をデポジションチ
ェンバ（２）内に配置することと、前記基板（１）を加
熱することと、デポジションチェンバ（２）中を流れる
六フッ化タングステン（ＷＦ６）、水素（Ｈ２）、およ
び、少なくとも１つのキャリヤガスを含む混合ガスに、
前記基板（１）を接触させることによって、低圧下で前
記基板（１）上にタングステンをデポジションさせるこ
とを含む。混合ガスは、流量比ＷＦ６／ＳｉＨ４が２．
５から６となる流量を備えたシラン（ＳｉＨ４）を含
み、ＷＦ６の流量が３０から６０標準立方センチである
一方、デポジションチェンバ内の圧力が０．１３から
５．３３キロパスカル（１から４０トル）に維持され
る。
ジションの方法を提供すること。 【解決手段】 本方法は、半導体基板をデポジションチ
ェンバ（２）内に配置することと、前記基板（１）を加
熱することと、デポジションチェンバ（２）中を流れる
六フッ化タングステン（ＷＦ６）、水素（Ｈ２）、およ
び、少なくとも１つのキャリヤガスを含む混合ガスに、
前記基板（１）を接触させることによって、低圧下で前
記基板（１）上にタングステンをデポジションさせるこ
とを含む。混合ガスは、流量比ＷＦ６／ＳｉＨ４が２．
５から６となる流量を備えたシラン（ＳｉＨ４）を含
み、ＷＦ６の流量が３０から６０標準立方センチである
一方、デポジションチェンバ内の圧力が０．１３から
５．３３キロパスカル（１から４０トル）に維持され
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板上への
タングステン（Ｗ）の層の化学気相デポジション方法に
関する。
タングステン（Ｗ）の層の化学気相デポジション方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】既に形成された集積回路構造の一部、例
えば１つ以上のトランジスタなどを内部に有していても
よい酸化シリコンウエハなどの半導体基板上への、タン
グステンの化学気相デポジションは、ほとんどの半導体
製造プロセスの不可欠な部分である。
えば１つ以上のトランジスタなどを内部に有していても
よい酸化シリコンウエハなどの半導体基板上への、タン
グステンの化学気相デポジションは、ほとんどの半導体
製造プロセスの不可欠な部分である。
【０００３】主に酸化シリコン層である絶縁層は、通
常、この基板を覆って形成されており、集積回路構造の
下にある部分への開口部またはバイアを設けるために、
事前にパターン形成が行われている。
常、この基板を覆って形成されており、集積回路構造の
下にある部分への開口部またはバイアを設けるために、
事前にパターン形成が行われている。
【０００４】化学気相デポジションされたＷは、コンタ
クトホールまたはバイアホールを満たすための導電性材
料として使用されている。このタングステン層は、基板
表面全体を覆い、続いて、ホール部を除いて、エッチン
グまたは研磨により除去される。
クトホールまたはバイアホールを満たすための導電性材
料として使用されている。このタングステン層は、基板
表面全体を覆い、続いて、ホール部を除いて、エッチン
グまたは研磨により除去される。
【０００５】タングステン層は、化学気相デポジション
によっては酸化シリコン層上に直接デポジションできな
いため、絶縁層およびタングステンの双方に対する良好
な接着性を備えた中間層、例えば、チタン上の窒化チタ
ン（ＴｉＮ）がデポジションされる。
によっては酸化シリコン層上に直接デポジションできな
いため、絶縁層およびタングステンの双方に対する良好
な接着性を備えた中間層、例えば、チタン上の窒化チタ
ン（ＴｉＮ）がデポジションされる。
【０００６】タングステンは、通常、２ステップによる
プロセスにおいて、六フッ化タングステン（ＷＦ６）の
還元を介してデポジションされる。これらのステップ
は、圧力設定点が異なっており、使用する還元剤も、第
１のステップでは主にシラン（ＳｉＨ４）であり、次の
ステップでは水素（Ｈ２）のみであり、異なっている。
この薄膜の大部分は、Ｈ２還元によってデポジションさ
れる。
プロセスにおいて、六フッ化タングステン（ＷＦ６）の
還元を介してデポジションされる。これらのステップ
は、圧力設定点が異なっており、使用する還元剤も、第
１のステップでは主にシラン（ＳｉＨ４）であり、次の
ステップでは水素（Ｈ２）のみであり、異なっている。
この薄膜の大部分は、Ｈ２還元によってデポジションさ
れる。
【０００７】米国カリフォルニア州サンタクララのＡＰ
ＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣ．によるＵＳ
−Ｕ−５，０２８，５６５は、タングステンが、真空チ
ェンバ内で摂氏約３５０度から約５２５度に加熱された
ウエハ上にデポジションされ、その気圧が、２．６７か
ら１０１．３２キロパスカル（約２０から７６０トル）
に維持される方法を開示している。ＷＦ６ガス、Ａｒな
どの不活性キャリヤガス、窒素、および、水素の組み合
わせが使用される。ＷＦ６の流量は、約２０から約２０
０標準立方センチ毎分（以下、ｓｃｃｍと略記する）で
ある。不活性キャリヤガスＡｒの流量は、約１００から
約５０００ｓｃｃｍであり、窒素の流量は、約１０から
約３００ｓｃｃｍである。水素の流量は、約３００から
約３０００ｓｃｃｍである。
ＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣ．によるＵＳ
−Ｕ−５，０２８，５６５は、タングステンが、真空チ
ェンバ内で摂氏約３５０度から約５２５度に加熱された
ウエハ上にデポジションされ、その気圧が、２．６７か
ら１０１．３２キロパスカル（約２０から７６０トル）
に維持される方法を開示している。ＷＦ６ガス、Ａｒな
どの不活性キャリヤガス、窒素、および、水素の組み合
わせが使用される。ＷＦ６の流量は、約２０から約２０
０標準立方センチ毎分（以下、ｓｃｃｍと略記する）で
ある。不活性キャリヤガスＡｒの流量は、約１００から
約５０００ｓｃｃｍであり、窒素の流量は、約１０から
約３００ｓｃｃｍである。水素の流量は、約３００から
約３０００ｓｃｃｍである。
【０００８】この混合ガスのＮ２は、その後に続くパタ
ーン形成ステップでフォトリソグラフィの使用を促進す
るデポジション層の反射率を増大し、表面の粗さを軽減
することが見出されている。
ーン形成ステップでフォトリソグラフィの使用を促進す
るデポジション層の反射率を増大し、表面の粗さを軽減
することが見出されている。
【０００９】しかし、ＵＳ−Ｕ−５，０２８，５６５
は、同じく、特に中間層が窒化チタンである時に、約５
から約５０ｓｃｃｍのＷＦ６、約５から約５０ｓｃｃｍ
のシラン（ＳｉＨ４）、約５００から約３０００ｓｃｃ
ｍのＡｒ、および、約２０から約３００ｓｃｃｍのＮ２
で、核形成層を最初に形成することが重要であることも
開示している。
は、同じく、特に中間層が窒化チタンである時に、約５
から約５０ｓｃｃｍのＷＦ６、約５から約５０ｓｃｃｍ
のシラン（ＳｉＨ４）、約５００から約３０００ｓｃｃ
ｍのＡｒ、および、約２０から約３００ｓｃｃｍのＮ２
で、核形成層を最初に形成することが重要であることも
開示している。
【００１０】核形成層がない場合は、タングステン層の
厚さおよび抵抗率が均一ではないことが見出されてい
る。
厚さおよび抵抗率が均一ではないことが見出されてい
る。
【００１１】文献は、全て、これらの２つのステップが
ない場合に、良好な品質、特に良好なステップカバレッ
ジ、良好な層均一性、および、低バイア抵抗を備えたタ
ングステン薄膜を得ることが不可能であることを確認し
ている。ステップカバレッジは、トレンチまたはコンタ
クトホールの半分の深さにおける側壁のタングステン薄
膜の厚さと、タングステン薄膜の定格上の厚さまたは頂
部層の厚さとの比である。
ない場合に、良好な品質、特に良好なステップカバレッ
ジ、良好な層均一性、および、低バイア抵抗を備えたタ
ングステン薄膜を得ることが不可能であることを確認し
ている。ステップカバレッジは、トレンチまたはコンタ
クトホールの半分の深さにおける側壁のタングステン薄
膜の厚さと、タングステン薄膜の定格上の厚さまたは頂
部層の厚さとの比である。
【００１２】例えば、ＥＵＩ ＳＯＮＧ ＫＩＭらは、
「ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＥＮ
ＧＩＮＥＥＲＩＮＧ」のＢ１７（１９９３年）の１３７
〜１４２頁に公表された彼らの記事、「Ｓｔｕｄｉｅｓ
ｏｎ ｔｈｅ ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ ａｎｄ ｇｒ
ｏｗｔｈ ｏｆ ｃｈｅｍｉｃａｌ−ｖａｐｏｒ−ｄｅ
ｐｏｓｉｔｅｄ Ｗ ｏｎ ＴｉＮ ｓｕｂｓｔｒａｔ
ｅｓ（ＴｉＮ基板上に化学気相デポジションされたＷの
核形成および成長に関する研究）」において、ＷＦ６の
Ｈ２還元によって、ＴｉＮ上にＷを核形成することが容
易でないため、現在では、最初にＳＩＨ４還元によっ
て、Ｗの核形成を開始し、続いて、Ｈ２還元によって、
必要な厚さまでＷ薄膜をデポジションさせることが一般
的であると述べている。
「ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＥＮ
ＧＩＮＥＥＲＩＮＧ」のＢ１７（１９９３年）の１３７
〜１４２頁に公表された彼らの記事、「Ｓｔｕｄｉｅｓ
ｏｎ ｔｈｅ ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ ａｎｄ ｇｒ
ｏｗｔｈ ｏｆ ｃｈｅｍｉｃａｌ−ｖａｐｏｒ−ｄｅ
ｐｏｓｉｔｅｄ Ｗ ｏｎ ＴｉＮ ｓｕｂｓｔｒａｔ
ｅｓ（ＴｉＮ基板上に化学気相デポジションされたＷの
核形成および成長に関する研究）」において、ＷＦ６の
Ｈ２還元によって、ＴｉＮ上にＷを核形成することが容
易でないため、現在では、最初にＳＩＨ４還元によっ
て、Ｗの核形成を開始し、続いて、Ｈ２還元によって、
必要な厚さまでＷ薄膜をデポジションさせることが一般
的であると述べている。
【００１３】ＣＡＲＯＬ Ｍ．ＭｃＣＯＮＩＣＡらも、
同じく、１９８８年６月１３〜１４日のＶ−Ｍｉｃ Ｃ
ｏｎｆｅｒｅｎｃｅの要旨集の２６８〜２７６頁のセッ
ションＶＩＩ「ＶＳＳＩ Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ Ｉｎ
ｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎＤｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｓ
ｙｓｔｅｍ」に公表された彼らの記事、「Ｓｔｅｐｃｏ
ｖｅｒａｇｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ
ｂｌａｎｋｅｔＬＰＣＶＤ ｔｕｎｇｓｔｅｎ ｄｅｐ
ｏｓｉｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｈｙｄｒｏｇｅｎ，ｓｉｌ
ａｎｅ ａｎｄ ｔｕｎｇｓｔｅｎ ｈｅｘａｆｌｕｏ
ｒｉｄｅ（水素、シラン、および、六フッ化タングステ
ンからのブランケットＬＰＣＶＤ（低圧化学気相デポジ
ション）タングステンデポジションの間のステップカバ
レッジの予測）」において、ＳｉＨ４、または、ＳｉＨ
４およびＨ２の混合物での還元が、Ｈ２のみによる還元
に対して、成長速度の温度依存性が小さい、薄膜が均一
である、および、成長速度が大きいなどの多くの長所を
提供すること、しかし、ＳｉＨ４の大きな短所が、水素
還元に比較して、ステップカバレッジが制限されること
であることを述べている。
同じく、１９８８年６月１３〜１４日のＶ−Ｍｉｃ Ｃ
ｏｎｆｅｒｅｎｃｅの要旨集の２６８〜２７６頁のセッ
ションＶＩＩ「ＶＳＳＩ Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ Ｉｎ
ｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎＤｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｓ
ｙｓｔｅｍ」に公表された彼らの記事、「Ｓｔｅｐｃｏ
ｖｅｒａｇｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ
ｂｌａｎｋｅｔＬＰＣＶＤ ｔｕｎｇｓｔｅｎ ｄｅｐ
ｏｓｉｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｈｙｄｒｏｇｅｎ，ｓｉｌ
ａｎｅ ａｎｄ ｔｕｎｇｓｔｅｎ ｈｅｘａｆｌｕｏ
ｒｉｄｅ（水素、シラン、および、六フッ化タングステ
ンからのブランケットＬＰＣＶＤ（低圧化学気相デポジ
ション）タングステンデポジションの間のステップカバ
レッジの予測）」において、ＳｉＨ４、または、ＳｉＨ
４およびＨ２の混合物での還元が、Ｈ２のみによる還元
に対して、成長速度の温度依存性が小さい、薄膜が均一
である、および、成長速度が大きいなどの多くの長所を
提供すること、しかし、ＳｉＨ４の大きな短所が、水素
還元に比較して、ステップカバレッジが制限されること
であることを述べている。
【００１４】Ａ．ＨＡＳＰＥＲらは、米国ペンシルバニ
ア州ピッツバーグのＭａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｓｅａｒ
ｃｈ ＳｏｃｉｅｔｙのＳ．Ｓ．ＷＯＮＧおよびＳ．Ｆ
ＵＲＵＫＡＷＡ編集の「Ｔｈｅ ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏ
ｎ ｔｕｎｇｓｔｅｎ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｒｅｆｒ
ａｃｔｏｒｙ ｍｅｔａｌｓ ｆｏｒ ＶＬＳＩ／ＵＳ
ＬＩ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ Ｖ（ＶＬＳＩ／ＵＳ
ＬＩへの適用のためのタングステンおよび他の耐火性金
属に関するワークショップ Ｖ）」の要旨集の「Ｗ−Ｌ
ＰＣＶＤ ｓｔｅｐ ｃｏｖｅｒａｇｅ ａｎｄ ｍｏ
ｄｅｌｉｎｇｉｎ ｔｒｅｎｃｈｅｓ ａｎｄ ｃｏｎ
ｔａｃｔ ｈｏｌｅｓ（トレンチ及びコンタクトホール
におけるＷ−ＬＰＣＶＤステップカバレッジ及びモデリ
ング）」の１２７頁（１９９０年）において、同じく、
ＳｉＨ４での還元が、デポジション速度が大きく、か
つ、温度依存しない、結晶粒径が小さい、および、シリ
コンとの相互作用が小さい、などの多くの長所を提供す
ること、しかし、同じく、ＳｉＨ４が、ＷＦ６／Ｈ２の
混合物に加えられると、ステップカバレッジが低下する
ことも述べている。
ア州ピッツバーグのＭａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｓｅａｒ
ｃｈ ＳｏｃｉｅｔｙのＳ．Ｓ．ＷＯＮＧおよびＳ．Ｆ
ＵＲＵＫＡＷＡ編集の「Ｔｈｅ ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏ
ｎ ｔｕｎｇｓｔｅｎ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｒｅｆｒ
ａｃｔｏｒｙ ｍｅｔａｌｓ ｆｏｒ ＶＬＳＩ／ＵＳ
ＬＩ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ Ｖ（ＶＬＳＩ／ＵＳ
ＬＩへの適用のためのタングステンおよび他の耐火性金
属に関するワークショップ Ｖ）」の要旨集の「Ｗ−Ｌ
ＰＣＶＤ ｓｔｅｐ ｃｏｖｅｒａｇｅ ａｎｄ ｍｏ
ｄｅｌｉｎｇｉｎ ｔｒｅｎｃｈｅｓ ａｎｄ ｃｏｎ
ｔａｃｔ ｈｏｌｅｓ（トレンチ及びコンタクトホール
におけるＷ−ＬＰＣＶＤステップカバレッジ及びモデリ
ング）」の１２７頁（１９９０年）において、同じく、
ＳｉＨ４での還元が、デポジション速度が大きく、か
つ、温度依存しない、結晶粒径が小さい、および、シリ
コンとの相互作用が小さい、などの多くの長所を提供す
ること、しかし、同じく、ＳｉＨ４が、ＷＦ６／Ｈ２の
混合物に加えられると、ステップカバレッジが低下する
ことも述べている。
【００１５】一般に、水素還元は、シラン還元より良好
なステップカバレッジを提供するが、水素還元法のデポ
ジション速度は、かなり小さい。したがって、その結
果、タングステンのデポジションにおける第２のステッ
プは、上述した企業、ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡ
ＬＳ，ＩＮＣ．によって推奨される現実的な方法におけ
るように、ＳｉＨ４を使用しない。
なステップカバレッジを提供するが、水素還元法のデポ
ジション速度は、かなり小さい。したがって、その結
果、タングステンのデポジションにおける第２のステッ
プは、上述した企業、ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡ
ＬＳ，ＩＮＣ．によって推奨される現実的な方法におけ
るように、ＳｉＨ４を使用しない。
【００１６】この方法は、下にある層を飽和させ、不動
態化させるためのＳｉＨ４でのソークステップ、流量比
ＷＦ６／ＳｉＨ４が２の１０００ｓｃｃｍのＨ２および
ＳｉＨ４の混合物によって、３０ｓｃｃｍのＷＦ６が還
元される４．００キロパスカル（３０トル）の圧力にお
ける核形成ステップ、および、３０ｓｃｃｍのＷＦ
６が、７００ｓｃｃｍのＨ２のみによって還元される１
２．００キロパスカル（９０トル）の第２の圧力におけ
るバルクデポジションステップを含む。ウエハは、タン
グステンのデポジションの間、摂氏４７５度に加熱され
る。圧力に差があるため、両ステップの間には、追加の
圧力調整ステップが必要である。
態化させるためのＳｉＨ４でのソークステップ、流量比
ＷＦ６／ＳｉＨ４が２の１０００ｓｃｃｍのＨ２および
ＳｉＨ４の混合物によって、３０ｓｃｃｍのＷＦ６が還
元される４．００キロパスカル（３０トル）の圧力にお
ける核形成ステップ、および、３０ｓｃｃｍのＷＦ
６が、７００ｓｃｃｍのＨ２のみによって還元される１
２．００キロパスカル（９０トル）の第２の圧力におけ
るバルクデポジションステップを含む。ウエハは、タン
グステンのデポジションの間、摂氏４７５度に加熱され
る。圧力に差があるため、両ステップの間には、追加の
圧力調整ステップが必要である。
【００１７】米国サンノゼのＮＯＶＥＬＬＵＳ ＳＹＳ
ＴＥＭＳ，ＩＮＣ．のＵＳ−Ａ−５，７９５，８２４
は、同様の方法であるが、両方のステップが同じ圧力下
にある方法を開示している。１５から７５ｓｃｃｍのＳ
ｉＨ４および１０００ｓｃｃｍのＡｒを供給することに
よる開始ステップの後、タングステンのデポジション
は、連続した２つのデポジションステップ、すなわち、
１０００から１５０００ｓｃｃｍのＨ２、５０から８０
０ｓｃｃｍのＷＦ６、および、１５から７５ｓｃｃｍの
ＳｉＨ４を供給することによる核形成デポジションのス
テップ、および、異なるステーションにおいて、Ｗ
Ｆ６、Ｈ２、および、Ａｒガスを供給することによるバ
ルクデポジションのステップの間に、タングステンの最
終的な厚さまでできるだけ連続した層で、５．３３から
１０．６７キロパスカル（４０〜８０トル）の圧力下で
行われる。
ＴＥＭＳ，ＩＮＣ．のＵＳ−Ａ−５，７９５，８２４
は、同様の方法であるが、両方のステップが同じ圧力下
にある方法を開示している。１５から７５ｓｃｃｍのＳ
ｉＨ４および１０００ｓｃｃｍのＡｒを供給することに
よる開始ステップの後、タングステンのデポジション
は、連続した２つのデポジションステップ、すなわち、
１０００から１５０００ｓｃｃｍのＨ２、５０から８０
０ｓｃｃｍのＷＦ６、および、１５から７５ｓｃｃｍの
ＳｉＨ４を供給することによる核形成デポジションのス
テップ、および、異なるステーションにおいて、Ｗ
Ｆ６、Ｈ２、および、Ａｒガスを供給することによるバ
ルクデポジションのステップの間に、タングステンの最
終的な厚さまでできるだけ連続した層で、５．３３から
１０．６７キロパスカル（４０〜８０トル）の圧力下で
行われる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】２つのステップにおい
て六フッ化タングステンを還元する上述した知られてい
る方法の全ては、むしろ複雑で比較的低速である一方、
比較的複雑なデポジションシステムを必要とする。
て六フッ化タングステンを還元する上述した知られてい
る方法の全ては、むしろ複雑で比較的低速である一方、
比較的複雑なデポジションシステムを必要とする。
【００１９】本発明の一つの目的は、より単純かつ安価
で、上述の従来技術の方法より大きなデポジション速度
を有しながら、より単純なデポジションシステムが使用
でき、それによって、ステップカバレッジ、バイア抵
抗、反射率などのタングステン薄膜の特性は、従来技術
の方法を介して得られる薄膜のそれらの特性と少なくと
も同等、または、それより良好となるタングステン化学
気相デポジションの方法を提供することである。
で、上述の従来技術の方法より大きなデポジション速度
を有しながら、より単純なデポジションシステムが使用
でき、それによって、ステップカバレッジ、バイア抵
抗、反射率などのタングステン薄膜の特性は、従来技術
の方法を介して得られる薄膜のそれらの特性と少なくと
も同等、または、それより良好となるタングステン化学
気相デポジションの方法を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、この目
的は、半導体基板をデポジションチェンバ内に配置する
ことと、前記基板を加熱することと、並びに、デポジシ
ョンチェンバ中を流れる六フッ化タングステン（Ｗ
Ｆ６）、水素（Ｈ２）、および、少なくとも１つのキャ
リヤガスを含む混合ガスに、前記基板を接触させること
によって、低圧下で前記基板上にタングステンをデポジ
ションさせることとを含む、半導体基板上へのタングス
テン化学気相デポジションの方法であって、混合ガス
は、流量比ＷＦ ６／ＳｉＨ４が２．５から６となる流量
を備えたシラン（ＳｉＨ４）も含み、ＷＦ６の流量が３
０から６０ｓｃｃｍである一方、デポジションチェンバ
内の圧力が０．１３から５．３３キロパスカル（１から
４０トル）に維持されることを特徴とする方法において
達成される。
的は、半導体基板をデポジションチェンバ内に配置する
ことと、前記基板を加熱することと、並びに、デポジシ
ョンチェンバ中を流れる六フッ化タングステン（Ｗ
Ｆ６）、水素（Ｈ２）、および、少なくとも１つのキャ
リヤガスを含む混合ガスに、前記基板を接触させること
によって、低圧下で前記基板上にタングステンをデポジ
ションさせることとを含む、半導体基板上へのタングス
テン化学気相デポジションの方法であって、混合ガス
は、流量比ＷＦ ６／ＳｉＨ４が２．５から６となる流量
を備えたシラン（ＳｉＨ４）も含み、ＷＦ６の流量が３
０から６０ｓｃｃｍである一方、デポジションチェンバ
内の圧力が０．１３から５．３３キロパスカル（１から
４０トル）に維持されることを特徴とする方法において
達成される。
【００２１】ＷＦ６／ＳｉＨ４の流量比を、示された圧
力の範囲内に調整することによって、１００％のステッ
プカバレッジが得られることは驚くべきことである。
力の範囲内に調整することによって、１００％のステッ
プカバレッジが得られることは驚くべきことである。
【００２２】したがって、タングステンのデポジション
は、単一のステップで行うことができる。
は、単一のステップで行うことができる。
【００２３】反応効率は高く、すなわち、デポジション
速度の増大およびガス消費量の削減をもたらす。同様
に、ガスの費用も低い。また、毒性のあるガスが少な
く、従来技術の２つのステップの方法に対して、タング
ステン薄膜の全体的な品質を改善することができる。
速度の増大およびガス消費量の削減をもたらす。同様
に、ガスの費用も低い。また、毒性のあるガスが少な
く、従来技術の２つのステップの方法に対して、タング
ステン薄膜の全体的な品質を改善することができる。
【００２４】タングステンのデポジションの間、水素
は、５００から２０００ｓｃｃｍの流量で供給されるの
が好ましい。
は、５００から２０００ｓｃｃｍの流量で供給されるの
が好ましい。
【００２５】基板が加熱される温度は、中でもチェンバ
に依存するが、摂氏４００度と４９５度の間に設定され
るのが好ましい。しかし、さらに低い温度に拡張するこ
ともできるが、デポジション速度が低下する。
に依存するが、摂氏４００度と４９５度の間に設定され
るのが好ましい。しかし、さらに低い温度に拡張するこ
ともできるが、デポジション速度が低下する。
【００２６】キャリヤガスは、従来技術の方法における
ように、ＡｒおよびＮ２でよい。
ように、ＡｒおよびＮ２でよい。
【００２７】本発明は、実施例を挙げ、添付の図面を参
照して以下に説明する。
照して以下に説明する。
【００２８】
【発明の実施の形態】基板、さらに詳細には、絶縁酸化
シリコン層およびＴｉＮの中間層で既に覆われているシ
リコンなどの半導体材料のウエハ１上へのタングステン
（Ｗ）薄膜の本発明によるデポジションは、デポジショ
ンシステムに搭載された市販の化学気相デポジションチ
ェンバ２内で行われる。
シリコン層およびＴｉＮの中間層で既に覆われているシ
リコンなどの半導体材料のウエハ１上へのタングステン
（Ｗ）薄膜の本発明によるデポジションは、デポジショ
ンシステムに搭載された市販の化学気相デポジションチ
ェンバ２内で行われる。
【００２９】図１は、本発明に適用するために使用でき
る典型的な現在の単一チェンバの化学気相デポジション
システムの模式図である。
る典型的な現在の単一チェンバの化学気相デポジション
システムの模式図である。
【００３０】このシステムにおいて、デポジションチェ
ンバ２は、圧力制御装置５を介して真空ポンプ４に結合
されている真空ポート３を有する。
ンバ２は、圧力制御装置５を介して真空ポンプ４に結合
されている真空ポート３を有する。
【００３１】このシステムは、六フッ化タングステン
（ＷＦ６）、還元ガスの水素（Ｈ２）、還元ガスのシラ
ン（ＳｉＨ４）、不活性キャリヤガスのアルゴン（Ａ
ｒ）、および、キャリヤガスの窒素（Ｎ２）をそれぞれ
供給するための（図示しない）特別な供給源に結合され
たいくつかの供給ライン６〜１０を含む。これらの供給
ライン６〜１０を介したガスの流量は、フローコントロ
ーラ１１によって制御される。
（ＷＦ６）、還元ガスの水素（Ｈ２）、還元ガスのシラ
ン（ＳｉＨ４）、不活性キャリヤガスのアルゴン（Ａ
ｒ）、および、キャリヤガスの窒素（Ｎ２）をそれぞれ
供給するための（図示しない）特別な供給源に結合され
たいくつかの供給ライン６〜１０を含む。これらの供給
ライン６〜１０を介したガスの流量は、フローコントロ
ーラ１１によって制御される。
【００３２】チェンバ２の外部におけるＷＦ６の還元を
回避するために、ＷＦ６、および、キャリヤガスのＮ２
の供給ライン６および７は、それぞれマニフォールド１
２に結合されている一方、ＳｉＨ４、Ｈ２、および、Ａ
ｒのための供給ライン８、９、および、１０は、それぞ
れ第２のマニフォールド１３に結合されている。マニフ
ォールド１２および１３の双方とも、共通のガスライン
１５を介して、チェンバ２の内部に分配ヘッド１４を供
給する。デポジションチェンバ２の内部において、底部
および直立した縁を有する支持台１６が設置されてい
る。縁と底部との間で、導管１７は、支持台１６を横切
ることができ、この導管１７は、ウエハ１の縁における
タングステン薄膜の厚さを中心部の厚さと確実に同じに
するいわゆるエッジガス、さらに詳細には流量が制御さ
れたＨ２およびＡｒの混合物のための供給ライン１８に
接続されている。加熱手段１９、例えば、加熱抵抗が、
ウエハ１を加熱するために支持台１６に内臓されてい
る。
回避するために、ＷＦ６、および、キャリヤガスのＮ２
の供給ライン６および７は、それぞれマニフォールド１
２に結合されている一方、ＳｉＨ４、Ｈ２、および、Ａ
ｒのための供給ライン８、９、および、１０は、それぞ
れ第２のマニフォールド１３に結合されている。マニフ
ォールド１２および１３の双方とも、共通のガスライン
１５を介して、チェンバ２の内部に分配ヘッド１４を供
給する。デポジションチェンバ２の内部において、底部
および直立した縁を有する支持台１６が設置されてい
る。縁と底部との間で、導管１７は、支持台１６を横切
ることができ、この導管１７は、ウエハ１の縁における
タングステン薄膜の厚さを中心部の厚さと確実に同じに
するいわゆるエッジガス、さらに詳細には流量が制御さ
れたＨ２およびＡｒの混合物のための供給ライン１８に
接続されている。加熱手段１９、例えば、加熱抵抗が、
ウエハ１を加熱するために支持台１６に内臓されてい
る。
【００３３】図２に移ると、タングステンのデポジショ
ンは、以下のように行われる。
ンは、以下のように行われる。
【００３４】ステップ２１において、チェンバ２は、例
えば、０．００３キロパスカル（２０ミリトル）未満で
ある所定の基本圧力まで、真空ポート３を介して吸引さ
れ、ステップ２２において、ウエハ１は、チェンバ２の
内部の支持台１６上に配置される一方、チェンバ２は、
前記基本圧力までさらに吸引される。
えば、０．００３キロパスカル（２０ミリトル）未満で
ある所定の基本圧力まで、真空ポート３を介して吸引さ
れ、ステップ２２において、ウエハ１は、チェンバ２の
内部の支持台１６上に配置される一方、チェンバ２は、
前記基本圧力までさらに吸引される。
【００３５】この後、ステップ２３において、チェンバ
２は、圧力制御装置５によって決定される０．１３キロ
パスカルから５．３３キロパスカル（１から４０トル）
の圧力に、ライン１０および７を介して供給されるＡｒ
およびＮ２の不活性ガスで加圧される。
２は、圧力制御装置５によって決定される０．１３キロ
パスカルから５．３３キロパスカル（１から４０トル）
の圧力に、ライン１０および７を介して供給されるＡｒ
およびＮ２の不活性ガスで加圧される。
【００３６】この吸引、および、その後のキャリヤガス
での加圧は、チェンバ２に大気による汚染がないことを
確実にする。
での加圧は、チェンバ２に大気による汚染がないことを
確実にする。
【００３７】ウエハ１が支持台１６に配置されるとすぐ
に、ウエハ１は、加熱手段１９によって摂氏４００度か
ら４９５度の温度に加熱されていた支持台１６との接触
のために、前記温度に加熱される。この加熱は、ステッ
プ２４として図２に示すが、ステップ２３の間に、加熱
が既に開始し、完了さえできることは明らかである。事
実、加熱手段１９は、本方法の開始から、ウエハ１が最
終的にタングステンの薄膜によって覆われるまで、起動
されている。
に、ウエハ１は、加熱手段１９によって摂氏４００度か
ら４９５度の温度に加熱されていた支持台１６との接触
のために、前記温度に加熱される。この加熱は、ステッ
プ２４として図２に示すが、ステップ２３の間に、加熱
が既に開始し、完了さえできることは明らかである。事
実、加熱手段１９は、本方法の開始から、ウエハ１が最
終的にタングステンの薄膜によって覆われるまで、起動
されている。
【００３８】単一のステップ２５において、供給ライン
８、９、および、１０のフローコントローラ１１が開か
れ、マニフォールド１３において、ＳｉＨ４およびＨ２
ガスがＡｒの流れと混合されている間に、Ｗの層は、マ
ニフォールド１２においてＷＦ６がＮ２の流れと混合さ
れるように、供給ライン６および７のマスフローコント
ローラ１１を開くことによってデポジションされる。
８、９、および、１０のフローコントローラ１１が開か
れ、マニフォールド１３において、ＳｉＨ４およびＨ２
ガスがＡｒの流れと混合されている間に、Ｗの層は、マ
ニフォールド１２においてＷＦ６がＮ２の流れと混合さ
れるように、供給ライン６および７のマスフローコント
ローラ１１を開くことによってデポジションされる。
【００３９】結果として、Ａｒ、Ｎ２、Ｈ２、ＷＦ６、
および、ＳｉＨ４の混合物が、共通の供給ライン１５、
および、チェンバ２への分配ヘッド１４を介して供給さ
れる。
および、ＳｉＨ４の混合物が、共通の供給ライン１５、
および、チェンバ２への分配ヘッド１４を介して供給さ
れる。
【００４０】マスフローコントローラ１１は、異なった
ガスの流量を決定する。ＡｒおよびＮ２の流量は重要で
はなく、Ａｒは、例えば、８００から３０００ｓｃｃｍ
の流量で、および、Ｎ２は、１０から４００ｓｃｃｍの
流量で放出することができる。これらの流量は、デポジ
ションステップ２５の間より、加圧ステップ２３の間の
方が、大きくすることができる。ＷＦ６は、３０から６
０ｓｃｃｍの流量で、比ＷＦ６／ＳｉＨ４が２．５から
６であるような流量で供給される。
ガスの流量を決定する。ＡｒおよびＮ２の流量は重要で
はなく、Ａｒは、例えば、８００から３０００ｓｃｃｍ
の流量で、および、Ｎ２は、１０から４００ｓｃｃｍの
流量で放出することができる。これらの流量は、デポジ
ションステップ２５の間より、加圧ステップ２３の間の
方が、大きくすることができる。ＷＦ６は、３０から６
０ｓｃｃｍの流量で、比ＷＦ６／ＳｉＨ４が２．５から
６であるような流量で供給される。
【００４１】３０ｓｃｃｍ未満のＷＦ６の流量が、ステ
ップカバレッジを減少させ、並びに、６０ｓｃｃｍを超
える流量が反応効率の損失の原因となるため、これらの
限界値は重要である。
ップカバレッジを減少させ、並びに、６０ｓｃｃｍを超
える流量が反応効率の損失の原因となるため、これらの
限界値は重要である。
【００４２】２．５未満の流量比、ＷＦ６／ＳｉＨ
４が、ステップカバレッジの損失をもたらす一方、６を
超える流量比は、応力の増大、反射率の低下、および、
反応効率の低下をもたらす。過剰なＳｉＨ４は、ホール
またはトレンチにおけるＷＦ６の勾配をもたらし、ステ
ップカバレッジを低下させる。
４が、ステップカバレッジの損失をもたらす一方、６を
超える流量比は、応力の増大、反射率の低下、および、
反応効率の低下をもたらす。過剰なＳｉＨ４は、ホール
またはトレンチにおけるＷＦ６の勾配をもたらし、ステ
ップカバレッジを低下させる。
【００４３】Ｈ２は、５００から２０００ｓｃｃｍの流
量で供給される。この流量は、重要ではない。
量で供給される。この流量は、重要ではない。
【００４４】示すように、支持台１６に導管１７が設け
られていれば、ステップ２５の間に、Ａｒの流れに加え
られた０から５００ｓｃｃｍのＨ２のエッジフローがこ
れらの導管１７を介して供給される。
られていれば、ステップ２５の間に、Ａｒの流れに加え
られた０から５００ｓｃｃｍのＨ２のエッジフローがこ
れらの導管１７を介して供給される。
【００４５】これらの流量は継続し、Ｗの薄膜が必要な
厚さを有するまで維持される。ウエハ１上で反応しない
ガスは、ポート３を介して吸引される。
厚さを有するまで維持される。ウエハ１上で反応しない
ガスは、ポート３を介して吸引される。
【００４６】圧力制御装置５は、上述した０．１３から
５．３３キロパスカルの圧力が、Ｗのデポジションの間
にチェンバ２において維持されることを確実にする。
０．１３キロパスカル未満の圧力においては、デポジシ
ョン速度が小さ過ぎる一方、５．３３キロパスカルを超
える圧力においては、ガスの核形成が、ウエハ１の上方
の空間で起こるため、これらの限界値は重要である。
５．３３キロパスカルの圧力が、Ｗのデポジションの間
にチェンバ２において維持されることを確実にする。
０．１３キロパスカル未満の圧力においては、デポジシ
ョン速度が小さ過ぎる一方、５．３３キロパスカルを超
える圧力においては、ガスの核形成が、ウエハ１の上方
の空間で起こるため、これらの限界値は重要である。
【００４７】必要な厚さが得られた後、チェンバ２は、
ステップ２６において、ＡｒおよびＮ２ガスでパージさ
れ、そのガスの流量は、デポジションステップ２５の間
より大きくすることができ、その後、チェンバ２は、ス
テップ２７において吸引される。
ステップ２６において、ＡｒおよびＮ２ガスでパージさ
れ、そのガスの流量は、デポジションステップ２５の間
より大きくすることができ、その後、チェンバ２は、ス
テップ２７において吸引される。
【００４８】最後に、ステップ２８において、ウエハ１
は、チェンバ２から取り除かれる。
は、チェンバ２から取り除かれる。
【００４９】チェンバ２は、再びＡｒおよびＮ２でパー
ジすることができ、次のウエハ１上へのＷ薄膜の次のデ
ポジションのために吸引される準備ができ、上述した各
ステップを繰り返すことができる。
ジすることができ、次のウエハ１上へのＷ薄膜の次のデ
ポジションのために吸引される準備ができ、上述した各
ステップを繰り返すことができる。
【００５０】最適化されたＷＦ６／ＳｉＨ４の比、ＷＦ
６ガスの流量および圧力を使用することによって、最も
切り立ったトレンチについてさえ、ステップカバレッジ
は優れており、デポジション速度は、最大６４３ｎｍ／
ｍｉｎとなり、知られている方法に対してほぼ２倍であ
る。
６ガスの流量および圧力を使用することによって、最も
切り立ったトレンチについてさえ、ステップカバレッジ
は優れており、デポジション速度は、最大６４３ｎｍ／
ｍｉｎとなり、知られている方法に対してほぼ２倍であ
る。
【００５１】Ｗの完全なデポジションは、１つのステッ
プで行う。デポジションの間は、１つの圧力しかなく、
その結果、各デポジションの間には加圧ステップがな
い。１組のガス設定しか必要としない。
プで行う。デポジションの間は、１つの圧力しかなく、
その結果、各デポジションの間には加圧ステップがな
い。１組のガス設定しか必要としない。
【００５２】ＷＦ６およびＳｉＨ４の流量は重要であ
り、較正が困難な、比較的高価なマスフローコントロー
ラ１１によって調整される。タングステンのデポジショ
ンの間、流量を変更する必要がないため、これらのガス
の各々について、１つのフローコントローラで充分であ
る。知られている２つのステップによる方法において
は、少流量および大流量があるため、ＷＦ６について
は、２つのコントローラが必要であり、これは、さらに
高価となる。
り、較正が困難な、比較的高価なマスフローコントロー
ラ１１によって調整される。タングステンのデポジショ
ンの間、流量を変更する必要がないため、これらのガス
の各々について、１つのフローコントローラで充分であ
る。知られている２つのステップによる方法において
は、少流量および大流量があるため、ＷＦ６について
は、２つのコントローラが必要であり、これは、さらに
高価となる。
【００５３】本発明は、以下の実際の実施例によって、
さらに説明される。
さらに説明される。
【００５４】第１のステップ２１において、酸化シリコ
ン層を覆って上面に事前に形成されたＴｉＮの層を有す
るシリコンウエハ１が、化学気相デポジションチェンバ
２に導入され、摂氏４７５度に維持されている支持台１
６上に配置された後、再び、チェンバ２は、０．００３
キロパスカル（２０ミリトル）の圧力まで吸引される。
ン層を覆って上面に事前に形成されたＴｉＮの層を有す
るシリコンウエハ１が、化学気相デポジションチェンバ
２に導入され、摂氏４７５度に維持されている支持台１
６上に配置された後、再び、チェンバ２は、０．００３
キロパスカル（２０ミリトル）の圧力まで吸引される。
【００５５】次のステップ２３において、チェンバ２
は、約２８００ｓｃｃｍのＡｒおよび約３００ｓｃｃｍ
のＮ２によって、約４．００キロパスカル（３０トル）
の圧力に加圧される。
は、約２８００ｓｃｃｍのＡｒおよび約３００ｓｃｃｍ
のＮ２によって、約４．００キロパスカル（３０トル）
の圧力に加圧される。
【００５６】デポジション自体は、流量が約８００ｓｃ
ｃｍのＡｒおよび約３００ｓｃｃｍのＮ２を維持する間
に、比ＷＦ６／ＳｉＨ４が約３．３であるように、流量
が約１０００ｓｃｃｍのＨ２、約５０ｓｃｃｍのＷ
Ｆ６、および、約１５ｓｃｃｍのＳｉＨ４を供給するこ
とによって行われる。
ｃｍのＡｒおよび約３００ｓｃｃｍのＮ２を維持する間
に、比ＷＦ６／ＳｉＨ４が約３．３であるように、流量
が約１０００ｓｃｃｍのＨ２、約５０ｓｃｃｍのＷ
Ｆ６、および、約１５ｓｃｃｍのＳｉＨ４を供給するこ
とによって行われる。
【００５７】約５０ｓｃｃｍのＨ２のエッジフローは、
より均一なタングステン薄膜を得るために、導管１７を
介して供給される。
より均一なタングステン薄膜を得るために、導管１７を
介して供給される。
【００５８】チェンバ２は、２５００ｓｃｃｍのＡｒお
よび３００ｓｃｃｍのＮ２でパージされ、０．００３キ
ロパスカルの圧力まで吸引され、ウエハ１は、取り除か
れる。
よび３００ｓｃｃｍのＮ２でパージされ、０．００３キ
ロパスカルの圧力まで吸引され、ウエハ１は、取り除か
れる。
【００５９】デポジション時間は、６０．２秒であっ
た。これと比較すると、核形成の間、４．００キロパス
カル（３０トル）の圧力において、３０ｓｃｃｍのＷＦ
６、１５ｓｃｃｍのＳｉＨ４、および、１０００ｓｃｃ
ｍのＨ２を使用し、大量デポジションの間、９５ｓｃｃ
ｍのＷＦ６および７００ｓｃｃｍのＨ２を使用し、Ｓｉ
Ｈ４を使用しない標準的な方法では７８．０秒であっ
た。ＷＦ６の消費は、前記標準的な方法に関して、３０
％削減された。応力および反射率は、良好であった。
た。これと比較すると、核形成の間、４．００キロパス
カル（３０トル）の圧力において、３０ｓｃｃｍのＷＦ
６、１５ｓｃｃｍのＳｉＨ４、および、１０００ｓｃｃ
ｍのＨ２を使用し、大量デポジションの間、９５ｓｃｃ
ｍのＷＦ６および７００ｓｃｃｍのＨ２を使用し、Ｓｉ
Ｈ４を使用しない標準的な方法では７８．０秒であっ
た。ＷＦ６の消費は、前記標準的な方法に関して、３０
％削減された。応力および反射率は、良好であった。
【００６０】ＳｉＨ４のソークステップが使用された場
合には、それ以上の長所を見出すことができなかった
が、このようなステップは、ステップ２３とデポジショ
ンステップ２５との間に使用することができる。
合には、それ以上の長所を見出すことができなかった
が、このようなステップは、ステップ２３とデポジショ
ンステップ２５との間に使用することができる。
【００６１】同様に、流量比ＷＦ６／ＳｉＨ４が約２に
低減され、他のパラメータは同じままで持続するよう
に、ＷＦ６の流量を数秒、例えば、１から７秒の間、低
減させることによって、短い核形成前段ステップを、デ
ポジションステップ２５の前、できれば、追加されたソ
ークステップとデポジションステップ２５との間に、追
加することができる。この核形成前段ステップは、約２
０秒かかる知られている方法における核形成ステップに
比較してかなり短く、例えば、１から７秒である。
低減され、他のパラメータは同じままで持続するよう
に、ＷＦ６の流量を数秒、例えば、１から７秒の間、低
減させることによって、短い核形成前段ステップを、デ
ポジションステップ２５の前、できれば、追加されたソ
ークステップとデポジションステップ２５との間に、追
加することができる。この核形成前段ステップは、約２
０秒かかる知られている方法における核形成ステップに
比較してかなり短く、例えば、１から７秒である。
【００６２】核形成前段ステップおよびデポジションス
テップの間の圧力が、同じままで持続することに注意す
ることも同じく重要である。これによって、追加のステ
ップは回避され、単純なデポジションシステムをもたら
す。
テップの間の圧力が、同じままで持続することに注意す
ることも同じく重要である。これによって、追加のステ
ップは回避され、単純なデポジションシステムをもたら
す。
【００６３】ＷＦ６／ＳｉＨ４の比を変化させると同時
に、異なったＷＦ６の流量およびＳｉＨ４の流量の影響
を研究するために、追加実験が行われた。ステップカバ
レッジおよび成長速度も調査された。これらの実験の
間、ＷＦ６の流量は、２０と６０ｓｃｃｍとの間で変え
られ、ＳｉＨ４の流量は、１０と３０ｓｃｃｍとの間で
変えられた。圧力は、４キロパスカル（３０トル）に保
持され、デポジション温度は、摂氏４７５度であった。
Ｈ２の流量は、１０００ｓｃｃｍであり、デポジション
時間は、１００秒であった。
に、異なったＷＦ６の流量およびＳｉＨ４の流量の影響
を研究するために、追加実験が行われた。ステップカバ
レッジおよび成長速度も調査された。これらの実験の
間、ＷＦ６の流量は、２０と６０ｓｃｃｍとの間で変え
られ、ＳｉＨ４の流量は、１０と３０ｓｃｃｍとの間で
変えられた。圧力は、４キロパスカル（３０トル）に保
持され、デポジション温度は、摂氏４７５度であった。
Ｈ２の流量は、１０００ｓｃｃｍであり、デポジション
時間は、１００秒であった。
【００６４】結果は、図３から５に示す。図３におい
て、細い実線で描かれた層の厚さ曲線Ｄ、および、細い
点線で描かれたステップカバレッジ曲線ＳＣは、測定さ
れた結果に対応する。これらの結果は、星印で示す。ス
テップカバレッジに及ぼすＷＦ ６／ＳｉＨ４の比の影響
は、図４に明確に描く。図４から、２未満の比が、５０
％未満という非常に劣悪なステップカバレッジをもたら
すことが明らかである。３．３を超える比から、ステッ
プカバレッジは、優れてくる。
て、細い実線で描かれた層の厚さ曲線Ｄ、および、細い
点線で描かれたステップカバレッジ曲線ＳＣは、測定さ
れた結果に対応する。これらの結果は、星印で示す。ス
テップカバレッジに及ぼすＷＦ ６／ＳｉＨ４の比の影響
は、図４に明確に描く。図４から、２未満の比が、５０
％未満という非常に劣悪なステップカバレッジをもたら
すことが明らかである。３．３を超える比から、ステッ
プカバレッジは、優れてくる。
【００６５】図３に示す層の厚さＤは、図５に示すよう
に、デポジション速度を計算するために使用される。デ
ポジション速度は、オングストローム／分（６．１０
−９メートル／秒）で表す。したがって、最も大きいデ
ポジション速度は、最も大きい流量で得られる。文献値
からの逸脱は、これらのテストで使用したタイプの混合
化学反応、Ｈ２／ＳｉＨ４／ＷＦ６によって引き起こさ
れたのであろう。一方、ほとんどの場合、別々の化学反
応のみが使用されていた。
に、デポジション速度を計算するために使用される。デ
ポジション速度は、オングストローム／分（６．１０
−９メートル／秒）で表す。したがって、最も大きいデ
ポジション速度は、最も大きい流量で得られる。文献値
からの逸脱は、これらのテストで使用したタイプの混合
化学反応、Ｈ２／ＳｉＨ４／ＷＦ６によって引き起こさ
れたのであろう。一方、ほとんどの場合、別々の化学反
応のみが使用されていた。
【００６６】本発明の原理は、記載された実施例に関し
て上記に説明したが、この説明が、実施例に掲げる方法
としてのみ行われており、本発明の範囲の制限としては
行われていないことが、明らかに理解される。
て上記に説明したが、この説明が、実施例に掲げる方法
としてのみ行われており、本発明の範囲の制限としては
行われていないことが、明らかに理解される。
【図１】本発明による方法を適用するためのデポジショ
ンシステムを模式的に示す図である。
ンシステムを模式的に示す図である。
【図２】本発明の方法のステップを説明するブロック図
である。
である。
【図３】ＳｉＨ４およびＷＦ６の流量を変化させる時の
厚さＤおよびステップカバレッジＳＣの実験結果を示す
図である。
厚さＤおよびステップカバレッジＳＣの実験結果を示す
図である。
【図４】デポジションされたＷ層のステップカバレッジ
に及ぼすＷＦ６／ＳｉＨ４の比の影響の実験結果を示す
図である。
に及ぼすＷＦ６／ＳｉＨ４の比の影響の実験結果を示す
図である。
【図５】ＷＦ６およびＳｉＨ４の流量に応じたデポジシ
ョン速度の図３から導出される実験結果を示す図であ
る。
ョン速度の図３から導出される実験結果を示す図であ
る。
１ ウエハ ２ デポジションチェンバ ３ 真空ポート ４ 真空ポンプ ５ 圧力制御装置 ６、７、８、９、１０、１８ 供給ライン １１ マスフローコントローラ １２、１３ マニフォールド １４ 分配ヘッド １５ ガスライン １６ 支持台 １７ 導管 １９ 加熱手段 ２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８ ス
テップ
テップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K030 AA04 AA06 AA16 AA17 AA18 BA20 CA04 CA12 FA10 JA05 JA09 JA10
Claims (5)
- 【請求項１】 半導体基板（１）をデポジションチェン
バ（２）内に配置することと、前記基板（１）を加熱す
ることと、並びに、デポジションチェンバ（２）中を流
れる六フッ化タングステン（ＷＦ６）、水素（Ｈ２）、
および、少なくとも１つのキャリヤガスを含む混合ガス
に前記基板（１）を接触させることによって低圧下で前
記基板（１）上にタングステンをデポジションさせるこ
ととを含む、半導体基板上へのタングステンの化学気相
デポジション方法であって、混合ガスは、流量比ＷＦ６
／ＳｉＨ４が２．５から６となる流量を備えたシラン
（ＳｉＨ４）を含み、ＷＦ６の流量が３０から６０標準
立方センチ毎分である一方、デポジションチェンバ内の
圧力が０．１３から５．３３キロパスカル（１から４０
トル）に維持されることを特徴とする、半導体基板上へ
のタングステンの化学気相デポジション方法。 - 【請求項２】 タングステンの完全なデポジションが、
単一のステップで行われることを特徴とする請求項１に
記載の方法。 - 【請求項３】 タングステンのデポジションの間、水素
が、５００から２０００標準立方センチ毎分の流量で供
給されることを特徴とする請求項１または２に記載の方
法。 - 【請求項４】 基板（１）を加熱する温度が、摂氏４０
０から４９５度にあることを特徴とする請求項１から３
のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項５】 キャリヤガスがＡｒおよびＮ２であるこ
とを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の
方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP00403705.7 | 2000-12-28 | ||
| EP00403705A EP1219725B1 (en) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | Method for tungsten chemical vapor deposition on a semiconductor substrate |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002212725A true JP2002212725A (ja) | 2002-07-31 |
Family
ID=8174012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001393381A Withdrawn JP2002212725A (ja) | 2000-12-28 | 2001-12-26 | 半導体基板上へのタングステンの化学気相デポジション方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6544889B2 (ja) |
| EP (1) | EP1219725B1 (ja) |
| JP (1) | JP2002212725A (ja) |
| CN (1) | CN1366334A (ja) |
| AT (1) | ATE302294T1 (ja) |
| DE (1) | DE60022067T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6644889B2 (en) * | 1998-10-21 | 2003-11-11 | Hartman Ew, Inc. | Headwall for drain pipe |
| US6699788B2 (en) * | 2001-11-13 | 2004-03-02 | Chartered Semiconductors Manufacturing Limited | Method for integrated nucleation and bulk film deposition |
| KR100884339B1 (ko) * | 2006-06-29 | 2009-02-18 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 텅스텐막 형성방법 및 이를 이용한 텅스텐배선층 형성방법 |
| US20130224948A1 (en) * | 2012-02-28 | 2013-08-29 | Globalfoundries Inc. | Methods for deposition of tungsten in the fabrication of an integrated circuit |
| US8834830B2 (en) * | 2012-09-07 | 2014-09-16 | Midwest Inorganics LLC | Method for the preparation of anhydrous hydrogen halides, inorganic substances and/or inorganic hydrides by using as reactants inorganic halides and reducing agents |
| CN104975268A (zh) * | 2015-06-03 | 2015-10-14 | 武汉新芯集成电路制造有限公司 | 一种金属钨薄膜的制备方法 |
| TWI720106B (zh) * | 2016-01-16 | 2021-03-01 | 美商應用材料股份有限公司 | Pecvd含鎢硬遮罩膜及製造方法 |
| KR102312824B1 (ko) | 2016-03-17 | 2021-10-13 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 고 종횡비 구조들에서의 갭충전을 위한 방법들 |
| WO2018111547A1 (en) | 2016-12-15 | 2018-06-21 | Applied Materials, Inc. | Nucleation-free gap fill ald process |
| CN107481926A (zh) * | 2017-08-31 | 2017-12-15 | 长江存储科技有限责任公司 | 一种金属钨的填充方法 |
| US11810766B2 (en) | 2018-07-05 | 2023-11-07 | Applied Materials, Inc. | Protection of aluminum process chamber components |
| US11133178B2 (en) | 2019-09-20 | 2021-09-28 | Applied Materials, Inc. | Seamless gapfill with dielectric ALD films |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4629635A (en) * | 1984-03-16 | 1986-12-16 | Genus, Inc. | Process for depositing a low resistivity tungsten silicon composite film on a substrate |
| US5028565A (en) | 1989-08-25 | 1991-07-02 | Applied Materials, Inc. | Process for CVD deposition of tungsten layer on semiconductor wafer |
| EP0486927A1 (en) * | 1990-11-20 | 1992-05-27 | Air Products And Chemicals, Inc. | Deposition of tungsten films from mixtures of tungsten hexafluoride, organohydrosilanes and hydrogen |
| CA2067565C (en) * | 1992-04-29 | 1999-02-16 | Ismail T. Emesh | Deposition of tungsten |
| US6162715A (en) * | 1997-06-30 | 2000-12-19 | Applied Materials, Inc. | Method of forming gate electrode connection structure by in situ chemical vapor deposition of tungsten and tungsten nitride |
| US5795824A (en) | 1997-08-28 | 1998-08-18 | Novellus Systems, Inc. | Method for nucleation of CVD tungsten films |
-
2000
- 2000-12-28 EP EP00403705A patent/EP1219725B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-12-28 DE DE60022067T patent/DE60022067T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-12-28 AT AT00403705T patent/ATE302294T1/de not_active IP Right Cessation
-
2001
- 2001-01-24 US US09/768,151 patent/US6544889B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-12-26 JP JP2001393381A patent/JP2002212725A/ja not_active Withdrawn
- 2001-12-28 CN CN01144080A patent/CN1366334A/zh active Pending
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|---|---|
| US6544889B2 (en) | 2003-04-08 |
| EP1219725B1 (en) | 2005-08-17 |
| DE60022067D1 (de) | 2005-09-22 |
| US20020086110A1 (en) | 2002-07-04 |
| EP1219725A1 (en) | 2002-07-03 |
| DE60022067T2 (de) | 2006-06-01 |
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|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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