JP2003142425A - 成膜方法 - Google Patents
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- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
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- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/76877—Filling of holes, grooves or trenches, e.g. vias, with conductive material
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低温のプロセス温度によるタングステン膜の
形成工程を用いることで、バリヤ層として十分な膜厚を
得るために従来行われた熱ＣＶＤによるＴｉＮ膜の形成
工程を省略することが可能な成膜方法を提供する。 【解決手段】 真空引き可能な処理容器内にて被処理体
Ｗの表面に所定の膜を形成する方法において、前記被処
理体の表面にチタン膜３２を形成するチタン膜形成工程
と、前記チタン膜の表面を窒化して窒化膜３４を形成す
る窒化工程と、前記被処理体の表面に、還元ガスとタン
グステン含有ガスとを交互に間欠的に１回、或いは複数
回繰り返し供給しつつ比較的低温でタングステン膜３６
を形成するタングステン膜形成工程と、を有する。これ
により、バリヤ層として十分に機能するタングステン膜
を形成する。
形成工程を用いることで、バリヤ層として十分な膜厚を
得るために従来行われた熱ＣＶＤによるＴｉＮ膜の形成
工程を省略することが可能な成膜方法を提供する。 【解決手段】 真空引き可能な処理容器内にて被処理体
Ｗの表面に所定の膜を形成する方法において、前記被処
理体の表面にチタン膜３２を形成するチタン膜形成工程
と、前記チタン膜の表面を窒化して窒化膜３４を形成す
る窒化工程と、前記被処理体の表面に、還元ガスとタン
グステン含有ガスとを交互に間欠的に１回、或いは複数
回繰り返し供給しつつ比較的低温でタングステン膜３６
を形成するタングステン膜形成工程と、を有する。これ
により、バリヤ層として十分に機能するタングステン膜
を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等の
被処理体の表面にＴｉ（チタン）膜やＷ（タングステ
ン）膜を形成する成膜方法に関する。
被処理体の表面にＴｉ（チタン）膜やＷ（タングステ
ン）膜を形成する成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、半導体デバイスにあっては、最
近の高密度化、高集積化の要請に応じて、回路構成を多
層配線構造にする傾向にあり、この場合、下層デバイス
と上層アルミ配線との接続部であるコンタクトホールや
下層アルミ配線と上層アルミ配線との接続部であるビア
ホールなどの埋め込み技術が、両者の電気的な接続をは
かるために重要になっている。
近の高密度化、高集積化の要請に応じて、回路構成を多
層配線構造にする傾向にあり、この場合、下層デバイス
と上層アルミ配線との接続部であるコンタクトホールや
下層アルミ配線と上層アルミ配線との接続部であるビア
ホールなどの埋め込み技術が、両者の電気的な接続をは
かるために重要になっている。
【０００３】コンタクトホールやビアホール等の埋め込
みには一般的には、スパッターアルミニウムやＣＶＤタ
ングステンが用いられるが、最近にあっては、埋め込み
性能がより高い、という理由から主としてＣＶＤタング
ステンが用いられる傾向にある。この場合、タングステ
ン膜を、下層のシリコン層やアルミニウム配線上に直接
形成するとこれらの境界部分においてフッ素によるアタ
ックを受けてシリコン中に形成された拡散層が破壊され
たり、上層との密着性が劣化するので、省電力化及び高
速動作が要求されている現在の半導体デバイスにおいて
は好ましくない。また、タングステンを埋め込みに用い
る場合には、このプロセスにて用いる処理ガスの１つで
あるＷＦ6 ガスがＳｉ基板側に侵入して電気的特性等を
劣化させる傾向となり、この場合にも好ましくない。
みには一般的には、スパッターアルミニウムやＣＶＤタ
ングステンが用いられるが、最近にあっては、埋め込み
性能がより高い、という理由から主としてＣＶＤタング
ステンが用いられる傾向にある。この場合、タングステ
ン膜を、下層のシリコン層やアルミニウム配線上に直接
形成するとこれらの境界部分においてフッ素によるアタ
ックを受けてシリコン中に形成された拡散層が破壊され
たり、上層との密着性が劣化するので、省電力化及び高
速動作が要求されている現在の半導体デバイスにおいて
は好ましくない。また、タングステンを埋め込みに用い
る場合には、このプロセスにて用いる処理ガスの１つで
あるＷＦ6 ガスがＳｉ基板側に侵入して電気的特性等を
劣化させる傾向となり、この場合にも好ましくない。
【０００４】そこで、上記現象を防止するためにコンタ
クトホールやスルホール等をタングステンで埋め込む前
にホール内の表面を含むウエハ表面全域に亘ってバリヤ
メタル層を薄く形成しておき、この上からタングステン
でホールを埋め込むことが行なわれている。このバリヤ
層の材料としては、Ｔｉ／ＴｉＮ（チタンナイトライ
ド）を用いるのが一般的である。このような先行技術と
しては特開平６−８９８７３号公報、特開平１０−１０
６９７４号公報が開示され、本出願人も特願２０００−
３５１７１６号にて関連出願を行った。
クトホールやスルホール等をタングステンで埋め込む前
にホール内の表面を含むウエハ表面全域に亘ってバリヤ
メタル層を薄く形成しておき、この上からタングステン
でホールを埋め込むことが行なわれている。このバリヤ
層の材料としては、Ｔｉ／ＴｉＮ（チタンナイトライ
ド）を用いるのが一般的である。このような先行技術と
しては特開平６−８９８７３号公報、特開平１０−１０
６９７４号公報が開示され、本出願人も特願２０００−
３５１７１６号にて関連出願を行った。
【０００５】ここで埋め込み穴への従来の埋め込み方法
を図８を参照して説明すると、図中、符号２は被処理体
としての半導体ウエハであり、３はコンタクトホールを
形成するための絶縁膜である。このウエハ２の表面に埋
め込み穴としてのコンタクトホール４が形成されてい
る。そして、ホール底部の例えば拡散層との間で電気的
導通を図るためにコンタクトホール４内にまず、図８
（Ａ）に示すようにオーミックコンタクトを図るために
例えばＴｉＣｌ4 ガスとＨ2 ガスとを用いてチタン膜６
をＰ−ＣＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等により薄く形成
する。次に、このウエハＷを別の熱ＣＶＤ装置へ移載
し、図８（Ｂ）に示すようにＴｉＣｌ4 ガスとＮＨ3 ガ
スとを用いて熱ＣＶＤによりＴｉＮ（チタンナイトライ
ド）膜８を薄く形成する。次に、このウエハＷを別の熱
ＣＶＤ装置へ移載し、図８（Ｃ）に示すようにＷＦ6 ガ
スとＳｉＨ4 ガス或いはＨ2 ガス、またはこの両者のガ
スを用いてＷ（タングステン）膜１０を形成し、コンタ
クトホール４内を埋め込む。
を図８を参照して説明すると、図中、符号２は被処理体
としての半導体ウエハであり、３はコンタクトホールを
形成するための絶縁膜である。このウエハ２の表面に埋
め込み穴としてのコンタクトホール４が形成されてい
る。そして、ホール底部の例えば拡散層との間で電気的
導通を図るためにコンタクトホール４内にまず、図８
（Ａ）に示すようにオーミックコンタクトを図るために
例えばＴｉＣｌ4 ガスとＨ2 ガスとを用いてチタン膜６
をＰ−ＣＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等により薄く形成
する。次に、このウエハＷを別の熱ＣＶＤ装置へ移載
し、図８（Ｂ）に示すようにＴｉＣｌ4 ガスとＮＨ3 ガ
スとを用いて熱ＣＶＤによりＴｉＮ（チタンナイトライ
ド）膜８を薄く形成する。次に、このウエハＷを別の熱
ＣＶＤ装置へ移載し、図８（Ｃ）に示すようにＷＦ6 ガ
スとＳｉＨ4 ガス或いはＨ2 ガス、またはこの両者のガ
スを用いてＷ（タングステン）膜１０を形成し、コンタ
クトホール４内を埋め込む。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図８（Ｃ）
に示すようにタングステン膜１０を形成する際に用いる
ＷＦ6 ガスはＦ（フッ素）を含むため、この未反応フッ
素は非常に活性に富んでＴｉＦｘを形成する可能性があ
り、このプロセス温度である４００〜４５０℃程度の温
度範囲にてＷＦ6 ガスのフッ素によりチタン膜６やその
下層のシリコン層が損傷を受けるのを防止するために、
ＴｉＮ膜８を十分に厚く、例えば少なくとも２００Å程
度まで形成する必要があった。このため、このように十
分な膜厚のＴｉＮ膜を効率的に形成する必要から、Ｔｉ
膜６を形成したプラズマＣＶＤ装置からウエハを熱ＣＶ
Ｄ装置へ移載する必要があった。この結果、十分な膜厚
のＴｉＮ膜８を形成する工程及びそのための専用の熱Ｃ
ＶＤ装置も必要となり、工程数が多くなるばかりか、設
備コストも増加してしまう、といった問題があった。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、低温
のプロセス温度によるタングステン膜の形成工程を用い
ることで、バリヤ層として十分な膜厚を得るために従来
行われた熱ＣＶＤによるＴｉＮ膜の形成工程を省略する
ことが可能な成膜方法を提供することにある。
に示すようにタングステン膜１０を形成する際に用いる
ＷＦ6 ガスはＦ（フッ素）を含むため、この未反応フッ
素は非常に活性に富んでＴｉＦｘを形成する可能性があ
り、このプロセス温度である４００〜４５０℃程度の温
度範囲にてＷＦ6 ガスのフッ素によりチタン膜６やその
下層のシリコン層が損傷を受けるのを防止するために、
ＴｉＮ膜８を十分に厚く、例えば少なくとも２００Å程
度まで形成する必要があった。このため、このように十
分な膜厚のＴｉＮ膜を効率的に形成する必要から、Ｔｉ
膜６を形成したプラズマＣＶＤ装置からウエハを熱ＣＶ
Ｄ装置へ移載する必要があった。この結果、十分な膜厚
のＴｉＮ膜８を形成する工程及びそのための専用の熱Ｃ
ＶＤ装置も必要となり、工程数が多くなるばかりか、設
備コストも増加してしまう、といった問題があった。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、低温
のプロセス温度によるタングステン膜の形成工程を用い
ることで、バリヤ層として十分な膜厚を得るために従来
行われた熱ＣＶＤによるＴｉＮ膜の形成工程を省略する
ことが可能な成膜方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、タングス
テン膜を形成する際に、比較的低温のプロセス温度で成
膜できるタングステン膜形成工程を用いることにより、
ＴｉＮ膜等のバリヤ層は比較的薄くでき、しかも、この
比較的薄いバリヤ層は、Ｔｉ膜を形成した処理容器内で
Ｔｉ膜形成工程後にプラズマ窒化処理を連続的に施すこ
とにより容易に形成できる、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。請求項１に規定する発明
は、真空引き可能な処理容器内にて被処理体の表面に所
定の膜を形成する方法において、前記被処理体の表面に
チタン膜を形成するチタン膜形成工程と、前記チタン膜
の表面を窒化して窒化膜を形成する窒化工程と、前記被
処理体の表面に、還元ガスとタングステン含有ガスとを
交互に間欠的に１回、或いは複数回繰り返し供給しつつ
比較的低温でタングステン膜を形成するタングステン膜
形成工程と、を有することを特徴とする成膜方法であ
る。
テン膜を形成する際に、比較的低温のプロセス温度で成
膜できるタングステン膜形成工程を用いることにより、
ＴｉＮ膜等のバリヤ層は比較的薄くでき、しかも、この
比較的薄いバリヤ層は、Ｔｉ膜を形成した処理容器内で
Ｔｉ膜形成工程後にプラズマ窒化処理を連続的に施すこ
とにより容易に形成できる、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。請求項１に規定する発明
は、真空引き可能な処理容器内にて被処理体の表面に所
定の膜を形成する方法において、前記被処理体の表面に
チタン膜を形成するチタン膜形成工程と、前記チタン膜
の表面を窒化して窒化膜を形成する窒化工程と、前記被
処理体の表面に、還元ガスとタングステン含有ガスとを
交互に間欠的に１回、或いは複数回繰り返し供給しつつ
比較的低温でタングステン膜を形成するタングステン膜
形成工程と、を有することを特徴とする成膜方法であ
る。
【０００８】このように、低温のプロセス温度によるタ
ングステン膜の形成工程を用いることで、バリヤ層とし
て十分な膜厚を得るために従来行われた熱ＣＶＤによる
ＴｉＮ膜の形成工程を省略することが可能となる。従っ
て、スルーホールやコンタクトホール等の埋め込み穴の
埋め込み操作の工程数を削減して、この効率化を図るこ
とが可能となる。
ングステン膜の形成工程を用いることで、バリヤ層とし
て十分な膜厚を得るために従来行われた熱ＣＶＤによる
ＴｉＮ膜の形成工程を省略することが可能となる。従っ
て、スルーホールやコンタクトホール等の埋め込み穴の
埋め込み操作の工程数を削減して、この効率化を図るこ
とが可能となる。
【０００９】この場合、例えば請求項２に規定するよう
に、前記タングステン膜形成工程の後に、還元ガスとタ
ングステン含有ガスとを同時に供給して前記タングステ
ン膜形成工程よりも高いプロセス温度で第２のタングス
テン膜を形成する第２のタングステン膜形成工程を行う
ようになる。これによれば、高いプロセス温度の分、成
膜速度も速くなり、タングステン膜形成のための工程を
効率的に行うことが可能となる。
に、前記タングステン膜形成工程の後に、還元ガスとタ
ングステン含有ガスとを同時に供給して前記タングステ
ン膜形成工程よりも高いプロセス温度で第２のタングス
テン膜を形成する第２のタングステン膜形成工程を行う
ようになる。これによれば、高いプロセス温度の分、成
膜速度も速くなり、タングステン膜形成のための工程を
効率的に行うことが可能となる。
【００１０】また、例えば請求項３に規定するように、
前記チタン膜形成工程では、原料ガスとしてＴｉＣｌ4
ガスが用いられ、還元ガスとしてＨ2 ガスが用いられ
る。また、例えば請求項４に規定するように、前記窒化
工程では、還元ガスとしてＮＨ3 ガス或いはＮ2 ガスが
用いられ、プラズマ存在下にて処理が行われる。また、
例えば請求項５に規定するように、前記比較的低温での
タングステン膜形成工程では還元ガスとしてＳｉＨ4 ガ
スが用いられ、前記第２のタングステン膜形成工程では
還元ガスとしてＨ2 ガスが用いられる。
前記チタン膜形成工程では、原料ガスとしてＴｉＣｌ4
ガスが用いられ、還元ガスとしてＨ2 ガスが用いられ
る。また、例えば請求項４に規定するように、前記窒化
工程では、還元ガスとしてＮＨ3 ガス或いはＮ2 ガスが
用いられ、プラズマ存在下にて処理が行われる。また、
例えば請求項５に規定するように、前記比較的低温での
タングステン膜形成工程では還元ガスとしてＳｉＨ4 ガ
スが用いられ、前記第２のタングステン膜形成工程では
還元ガスとしてＨ2 ガスが用いられる。
【００１１】また、例えば請求項６に規定するように、
前記窒化処理により形成される窒化膜の厚さの下限値は
５０Å程度である。また、例えば請求項７に規定するよ
うに、前記比較的低温のタングステン膜形成工程のプロ
セス温度は２５０〜３５０℃程度の範囲内であり、前記
第２のタングステン膜形成工程のプロセス温度は４００
〜４５０℃程度の範囲内である。また、例えば請求項８
に規定するように、前記チタン形成工程と窒化工程では
プラズマが用いられ、前記タングステン膜形成工程では
熱ＣＶＤが用いられる。
前記窒化処理により形成される窒化膜の厚さの下限値は
５０Å程度である。また、例えば請求項７に規定するよ
うに、前記比較的低温のタングステン膜形成工程のプロ
セス温度は２５０〜３５０℃程度の範囲内であり、前記
第２のタングステン膜形成工程のプロセス温度は４００
〜４５０℃程度の範囲内である。また、例えば請求項８
に規定するように、前記チタン形成工程と窒化工程では
プラズマが用いられ、前記タングステン膜形成工程では
熱ＣＶＤが用いられる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る成膜方法の
一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発明
方法を実施するためのクラスタツール装置を示す概略構
成図、図２は成膜の過程を示す工程図、図３は成膜工程
を示すフローチャート、図４はタングステン膜の形成工
程におけるガスの供給状態を示す図である。図１に示す
ようにこのクラスタツール装置１４は、被処理体として
の半導体ウエハ２にチタン成膜処理とこの表面の窒化処
理を連続的に行なう成膜プラズマ装置１６と、その後
に、タングステン成膜処理を熱ＣＶＤにより行なう成膜
装置１８を有しており、両装置１６、１８は、内部に屈
伸及び旋回可能になされた搬送アーム２０を備えた搬送
室２２にゲートバルブＧ１、Ｇ２を介して共通に接続さ
れている。
一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発明
方法を実施するためのクラスタツール装置を示す概略構
成図、図２は成膜の過程を示す工程図、図３は成膜工程
を示すフローチャート、図４はタングステン膜の形成工
程におけるガスの供給状態を示す図である。図１に示す
ようにこのクラスタツール装置１４は、被処理体として
の半導体ウエハ２にチタン成膜処理とこの表面の窒化処
理を連続的に行なう成膜プラズマ装置１６と、その後
に、タングステン成膜処理を熱ＣＶＤにより行なう成膜
装置１８を有しており、両装置１６、１８は、内部に屈
伸及び旋回可能になされた搬送アーム２０を備えた搬送
室２２にゲートバルブＧ１、Ｇ２を介して共通に接続さ
れている。
【００１３】この搬送室２２には、同じく、ゲートバル
ブＧ３、Ｇ４を介して、第１及び第２のカセット室２
４、２６が連結される。例えば第１のカセット室２４内
には、未処理の基板２を収容するカセットＣ１が収容さ
れ、第２のカセット室２６内には、処理済みのウエハ２
を収容するカセットＣ２が収容される。各装置間及び空
間のウエハ２の受け渡しは、全て搬送アーム２０を屈伸
及び旋回させることで行なうようになっている。ここ
で、上記成膜プラズマ装置１６は、プラズマの存在下に
てチタン膜の形成とこの表面の窒化処理を行うことか
ら、例えば１３．５６ＭＨｚのプラズマ発生器２８を有
している。そして、この成膜プラズマ装置１６の処理容
器内へは、処理に必要なガスとして、例えば原料ガスと
してＴｉＣｌ4 ガス、還元ガスとしてＨ2 ガスやＮＨ3
ガス、キャリアガスやプラズマ化用のガスとしてＡｒガ
スが、それぞれ必要に応じて選択的に且つ流量制御可能
に供給できるようになっている。
ブＧ３、Ｇ４を介して、第１及び第２のカセット室２
４、２６が連結される。例えば第１のカセット室２４内
には、未処理の基板２を収容するカセットＣ１が収容さ
れ、第２のカセット室２６内には、処理済みのウエハ２
を収容するカセットＣ２が収容される。各装置間及び空
間のウエハ２の受け渡しは、全て搬送アーム２０を屈伸
及び旋回させることで行なうようになっている。ここ
で、上記成膜プラズマ装置１６は、プラズマの存在下に
てチタン膜の形成とこの表面の窒化処理を行うことか
ら、例えば１３．５６ＭＨｚのプラズマ発生器２８を有
している。そして、この成膜プラズマ装置１６の処理容
器内へは、処理に必要なガスとして、例えば原料ガスと
してＴｉＣｌ4 ガス、還元ガスとしてＨ2 ガスやＮＨ3
ガス、キャリアガスやプラズマ化用のガスとしてＡｒガ
スが、それぞれ必要に応じて選択的に且つ流量制御可能
に供給できるようになっている。
【００１４】また、成膜装置１８は、上述のように熱Ｃ
ＶＤによりタングステン膜を形成するが、ウエハＷの昇
温速度を速めるために、ここでは加熱手段として加熱ラ
ンプ群３０を用いており、この加熱ランプ群３０により
ウエハＷを、例えば裏面側から急速に加熱昇温すること
になる。ここで加熱手段として加熱ランプ群３０に代え
て抵抗加熱ヒータを用いてもよい。尚、このクラスタツ
ール装置１４は、本発明方法を実施するための装置とし
て単に一例を示したに過ぎず、本発明方法を実施するた
めに、この装置に限定されない。
ＶＤによりタングステン膜を形成するが、ウエハＷの昇
温速度を速めるために、ここでは加熱手段として加熱ラ
ンプ群３０を用いており、この加熱ランプ群３０により
ウエハＷを、例えば裏面側から急速に加熱昇温すること
になる。ここで加熱手段として加熱ランプ群３０に代え
て抵抗加熱ヒータを用いてもよい。尚、このクラスタツ
ール装置１４は、本発明方法を実施するための装置とし
て単に一例を示したに過ぎず、本発明方法を実施するた
めに、この装置に限定されない。
【００１５】次に、以上のように構成された装置例を用
いて行なわれる本発明方法について図２乃至図４も参照
して説明する。まず、ウエハ２には、前工程でウエハ２
上の例えば絶縁層３に、埋め込み穴として例えばコンタ
クトホール４等が形成されており、このような未処理の
ウエハ２は、真空状態になされている第１のカセット室
２４内のカセットＣ１内に多数枚収容されている。この
ような未処理のウエハ２は、搬送室２２内の搬送アーム
２０により予め真空状態になされている搬送室２２内に
取り込まれ、ゲートバルブＧ３を閉じた後に、次に、ゲ
ートバルブＧ１を開いて予め真空状態になされている成
膜プラズマ装置１６内へウエハ２を搬入し、これを載置
台（図示せず）上に載置し、移載を完了する。
いて行なわれる本発明方法について図２乃至図４も参照
して説明する。まず、ウエハ２には、前工程でウエハ２
上の例えば絶縁層３に、埋め込み穴として例えばコンタ
クトホール４等が形成されており、このような未処理の
ウエハ２は、真空状態になされている第１のカセット室
２４内のカセットＣ１内に多数枚収容されている。この
ような未処理のウエハ２は、搬送室２２内の搬送アーム
２０により予め真空状態になされている搬送室２２内に
取り込まれ、ゲートバルブＧ３を閉じた後に、次に、ゲ
ートバルブＧ１を開いて予め真空状態になされている成
膜プラズマ装置１６内へウエハ２を搬入し、これを載置
台（図示せず）上に載置し、移載を完了する。
【００１６】次に、チタン膜形成工程に移行する。すな
わち、原料ガスとしてＴｉＣｌ4 ガスを供給し、還元ガ
スとしてＨ2 ガスを供給する。この時、キャリアガスと
してプラズマ用ガスを兼ねたＡｒガスも供給する。これ
と同時にプラズマ発生器２８を駆動してプラズマを立
て、これにより、図２（Ａ）に示すように、コンタクト
ホール４の内面も含めたウエハ２の表面にチタン膜３２
を所定の厚さで形成する（Ｓ１）。尚、還元ガスとして
Ｈ2 ガスと共に、或いはこれに代えてＮＨ3 ガスを用い
てもよい。上記チタン膜形成工程におけるプロセス温度
は、例えば６００〜６５０℃程度でプラズマを用い、プ
ロセス圧力は５００〜１０００Ｐａ程度である。また、
各ガス流量については、ＴｉＣｌ4 ガスが５〜１０ｓｃ
ｃｍ程度、Ｈ2 ガスが１０００〜５０００ｓｃｃｍ程
度、Ａｒガスが５００〜３０００ｓｃｃｍ程度である。
この時のチタン膜３２の厚さは、例えば１００Å程度で
ある。
わち、原料ガスとしてＴｉＣｌ4 ガスを供給し、還元ガ
スとしてＨ2 ガスを供給する。この時、キャリアガスと
してプラズマ用ガスを兼ねたＡｒガスも供給する。これ
と同時にプラズマ発生器２８を駆動してプラズマを立
て、これにより、図２（Ａ）に示すように、コンタクト
ホール４の内面も含めたウエハ２の表面にチタン膜３２
を所定の厚さで形成する（Ｓ１）。尚、還元ガスとして
Ｈ2 ガスと共に、或いはこれに代えてＮＨ3 ガスを用い
てもよい。上記チタン膜形成工程におけるプロセス温度
は、例えば６００〜６５０℃程度でプラズマを用い、プ
ロセス圧力は５００〜１０００Ｐａ程度である。また、
各ガス流量については、ＴｉＣｌ4 ガスが５〜１０ｓｃ
ｃｍ程度、Ｈ2 ガスが１０００〜５０００ｓｃｃｍ程
度、Ａｒガスが５００〜３０００ｓｃｃｍ程度である。
この時のチタン膜３２の厚さは、例えば１００Å程度で
ある。
【００１７】このようにして、チタン膜形成工程が完了
したならば、次に上記チタン膜３２の表面を窒化処理す
る窒化工程に移行する。すなわち、ここではウエハＷを
他の処理装置へ移載することなく、この成膜プラズマ装
置１６内にて上記窒化処理を行う。具体的には、原料ガ
スであるＴｉＣｌ4 ガスの供給と、還元ガスであるＨ2
ガスの供給を共に停止し、代わりにＮＨ3 ガスを供給す
る。また、プラズマ用ガスとしてＡｒガスも引き続いて
供給し、そして、図２（Ｂ）に示すようにプラズマの存
在下にて上記チタン膜３２の表面をプラズマ窒化して、
チタンナイトライド（ＴｉＮ）膜３４を形成する（Ｓ
２）。尚、ＮＨ3 ガスに代えてＮ2 ガスを供給してもよ
い。
したならば、次に上記チタン膜３２の表面を窒化処理す
る窒化工程に移行する。すなわち、ここではウエハＷを
他の処理装置へ移載することなく、この成膜プラズマ装
置１６内にて上記窒化処理を行う。具体的には、原料ガ
スであるＴｉＣｌ4 ガスの供給と、還元ガスであるＨ2
ガスの供給を共に停止し、代わりにＮＨ3 ガスを供給す
る。また、プラズマ用ガスとしてＡｒガスも引き続いて
供給し、そして、図２（Ｂ）に示すようにプラズマの存
在下にて上記チタン膜３２の表面をプラズマ窒化して、
チタンナイトライド（ＴｉＮ）膜３４を形成する（Ｓ
２）。尚、ＮＨ3 ガスに代えてＮ2 ガスを供給してもよ
い。
【００１８】上記窒化工程におけるプロセス温度は、直
前のチタン膜形成工程の場合と同じ、例えば６００〜６
５０℃程度、プロセス圧力は５００〜１０００Ｐａ程度
である。また、各ガス流量については、ＮＨ3 ガスが５
００〜３０００ｓｃｃｍ程度、Ａｒガスが５００〜３０
００ｓｃｃｍ程度である。この時のチタンナイトライド
膜３４の厚さは、バリヤ層として機能する厚さ、例えば
５０Å程度である。このチタンナイトライド膜３４の厚
さの下限値は、後述する熱ＣＶＤ処理によるタングステ
ン膜の成膜時にバリヤ層として機能し得る最小の厚さで
あり、従来では例えば２０Å程度である。上記厚さ５０
Åは、従来方法で必要とされた、例えば２００Åよりも
遥かに薄いので、上述のようにチタン膜３２の表面の窒
化処理により容易に、且つ短時間で形成することができ
る。
前のチタン膜形成工程の場合と同じ、例えば６００〜６
５０℃程度、プロセス圧力は５００〜１０００Ｐａ程度
である。また、各ガス流量については、ＮＨ3 ガスが５
００〜３０００ｓｃｃｍ程度、Ａｒガスが５００〜３０
００ｓｃｃｍ程度である。この時のチタンナイトライド
膜３４の厚さは、バリヤ層として機能する厚さ、例えば
５０Å程度である。このチタンナイトライド膜３４の厚
さの下限値は、後述する熱ＣＶＤ処理によるタングステ
ン膜の成膜時にバリヤ層として機能し得る最小の厚さで
あり、従来では例えば２０Å程度である。上記厚さ５０
Åは、従来方法で必要とされた、例えば２００Åよりも
遥かに薄いので、上述のようにチタン膜３２の表面の窒
化処理により容易に、且つ短時間で形成することができ
る。
【００１９】このようにして、チタン膜表面の窒化工程
が完了したならば、次に、この成膜プラズマ装置１６内
のウエハＷを、他方の熱ＣＶＤ装置である成膜装置１８
へ移載し、タングステン膜形成工程へ移行する（Ｓ
３）。ここで重要な点は、タングステン膜の成膜処理
は、上記バリヤ層であるＴｉＮ膜３４の薄さに鑑みて比
較的低温で行う、という点である。このように、比較的
低温でタングステン膜を形成するために、ここでは還元
ガスとタングステン含有ガスとを交互に間欠的に１回或
いは複数回繰り返して供給してタングステン膜３６の成
膜を行う（Ｓ４）。具体的には、図４に示すように、還
元ガスであるＳｉＨ4 ガスとタングステン含有ガスであ
るＷＦ6 ガスとを短時間ずつ交互に間欠的に繰り返して
供給する。この際、ＳｉＨ4 ガスの１回の供給期間Ｔ１
は例えば０．５〜５．０秒程度、ＷＦ6 ガスの１回の供
給期間Ｔ２は例えば０．５〜５．０秒程度、間欠期間Ｔ
３は例えば０．５〜３．０秒程度である。ＳｉＨ4 ガス
やＷＦ6 ガスの供給時には、キャリアガスとして例えば
Ａｒ、Ｎ2 等も供給し、間欠期間にはキャリアガスを、
或いは別のガスをパージガスとして流しておく。尚、上
記各期間Ｔ１〜Ｔ３は単に一例を示したに過ぎず、これ
らに限定されない。
が完了したならば、次に、この成膜プラズマ装置１６内
のウエハＷを、他方の熱ＣＶＤ装置である成膜装置１８
へ移載し、タングステン膜形成工程へ移行する（Ｓ
３）。ここで重要な点は、タングステン膜の成膜処理
は、上記バリヤ層であるＴｉＮ膜３４の薄さに鑑みて比
較的低温で行う、という点である。このように、比較的
低温でタングステン膜を形成するために、ここでは還元
ガスとタングステン含有ガスとを交互に間欠的に１回或
いは複数回繰り返して供給してタングステン膜３６の成
膜を行う（Ｓ４）。具体的には、図４に示すように、還
元ガスであるＳｉＨ4 ガスとタングステン含有ガスであ
るＷＦ6 ガスとを短時間ずつ交互に間欠的に繰り返して
供給する。この際、ＳｉＨ4 ガスの１回の供給期間Ｔ１
は例えば０．５〜５．０秒程度、ＷＦ6 ガスの１回の供
給期間Ｔ２は例えば０．５〜５．０秒程度、間欠期間Ｔ
３は例えば０．５〜３．０秒程度である。ＳｉＨ4 ガス
やＷＦ6 ガスの供給時には、キャリアガスとして例えば
Ａｒ、Ｎ2 等も供給し、間欠期間にはキャリアガスを、
或いは別のガスをパージガスとして流しておく。尚、上
記各期間Ｔ１〜Ｔ３は単に一例を示したに過ぎず、これ
らに限定されない。
【００２０】このように、ＳｉＨ4 ガスとＷＦ6 ガスと
を交互に間欠的に繰り返して供給することにより、比較
的低いプロセス温度でも非常に薄いタングステン膜を、
供給を繰り返す毎に僅かずつ形成することができ、埋め
込みが完了することになる。具体的には、このプロセス
温度は、従来の一般的な熱ＣＶＤ成膜時のプロセス温度
である４００〜４５０℃程度よりも遥かに低い２５０〜
３５０℃程度であり、この温度でも成膜レートは若干劣
るが十分に特性の良好なタングステン膜３６が形成され
る。また、プロセス圧力は１００〜１０００Ｐａ程度で
ある。そして、各ガス流量に関しては、ＳｉＨ4 ガスは
５０〜１００ｓｃｃｍ程度、ＷＦ6 ガスは１０〜３０ｓ
ｃｃｍ程度である。尚、上記ＳｉＨ4 ガスに代えて、Ｈ
2 ガス、Ｓｉ2 Ｈ6ガス、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガス等も用い
ることができる。
を交互に間欠的に繰り返して供給することにより、比較
的低いプロセス温度でも非常に薄いタングステン膜を、
供給を繰り返す毎に僅かずつ形成することができ、埋め
込みが完了することになる。具体的には、このプロセス
温度は、従来の一般的な熱ＣＶＤ成膜時のプロセス温度
である４００〜４５０℃程度よりも遥かに低い２５０〜
３５０℃程度であり、この温度でも成膜レートは若干劣
るが十分に特性の良好なタングステン膜３６が形成され
る。また、プロセス圧力は１００〜１０００Ｐａ程度で
ある。そして、各ガス流量に関しては、ＳｉＨ4 ガスは
５０〜１００ｓｃｃｍ程度、ＷＦ6 ガスは１０〜３０ｓ
ｃｃｍ程度である。尚、上記ＳｉＨ4 ガスに代えて、Ｈ
2 ガス、Ｓｉ2 Ｈ6ガス、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガス等も用い
ることができる。
【００２１】また、図４中においてＳｉＨ4 ガスの供給
を開始したある時点から、次にＳｉＨ4 ガスの供給を開
始する時点までの期間を１サイクルとすると、この１サ
イクルの間に形成されるタングステン膜３６の厚さは、
その時の各ガス流量にもよるが、比較的小さく、せいぜ
い３〜２０Å程度であり、従って、必要とする膜厚にな
るまで、このサイクルを繰り返すことになる。このよう
に、２５０〜３５０℃程度の低いプロセス温度でタング
ステン膜３６を形成して埋め込み操作を行うことができ
るので、前述したようにバリヤ層であるＴｉＮ膜３４が
５０Å程度に薄くても、バリヤ層として十分に機能して
この下層にダメージを与えることがない。また、この埋
め込み穴４は、最終的にはタングステン膜３６により埋
め込まれてプラグされることになるが、ＴｉＮ金属より
も遥かに電気抵抗が小さいＷ金属がプラグ金属の大部分
を占めることになり、従って、微細化によって埋め込み
穴径がより小さくなっても、プラグ金属の電気抵抗を低
い状態に維持することができる。
を開始したある時点から、次にＳｉＨ4 ガスの供給を開
始する時点までの期間を１サイクルとすると、この１サ
イクルの間に形成されるタングステン膜３６の厚さは、
その時の各ガス流量にもよるが、比較的小さく、せいぜ
い３〜２０Å程度であり、従って、必要とする膜厚にな
るまで、このサイクルを繰り返すことになる。このよう
に、２５０〜３５０℃程度の低いプロセス温度でタング
ステン膜３６を形成して埋め込み操作を行うことができ
るので、前述したようにバリヤ層であるＴｉＮ膜３４が
５０Å程度に薄くても、バリヤ層として十分に機能して
この下層にダメージを与えることがない。また、この埋
め込み穴４は、最終的にはタングステン膜３６により埋
め込まれてプラグされることになるが、ＴｉＮ金属より
も遥かに電気抵抗が小さいＷ金属がプラグ金属の大部分
を占めることになり、従って、微細化によって埋め込み
穴径がより小さくなっても、プラグ金属の電気抵抗を低
い状態に維持することができる。
【００２２】上記実施例にあっては、上述のように、ガ
ス供給の１サイクルで堆積する膜厚は非常に少なく、従
って、例えば２０００〜３０００Å程度の厚さのタング
ステン膜を形成するには、かなり長いプロセス時間を必
要として、スループットが低下してしまう。そこで、こ
のスループット低下を防止するために、タングステン膜
を形成する工程において、上述したようなガス供給形態
のサイクルを複数回繰り返した後に、ガス種を変え、且
つプロセス温度も上昇させることによって成膜レートの
高い第２のタングステン膜形成工程へ移行するようにし
てもよい。図５は、このような本発明の変形例の成膜の
過程を示す工程図、図６は図５に示す成膜過程を説明す
るフローチャート、図７は本発明の変形例におけるタン
グステン膜の形成工程のガス供給形態を示す図である。
ス供給の１サイクルで堆積する膜厚は非常に少なく、従
って、例えば２０００〜３０００Å程度の厚さのタング
ステン膜を形成するには、かなり長いプロセス時間を必
要として、スループットが低下してしまう。そこで、こ
のスループット低下を防止するために、タングステン膜
を形成する工程において、上述したようなガス供給形態
のサイクルを複数回繰り返した後に、ガス種を変え、且
つプロセス温度も上昇させることによって成膜レートの
高い第２のタングステン膜形成工程へ移行するようにし
てもよい。図５は、このような本発明の変形例の成膜の
過程を示す工程図、図６は図５に示す成膜過程を説明す
るフローチャート、図７は本発明の変形例におけるタン
グステン膜の形成工程のガス供給形態を示す図である。
【００２３】ここでは、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は図
２（Ａ）及び図２（Ｂ）とそれぞれ同じであり、図６中
のＳ１〜Ｓ４は、図３中のＳ１〜Ｓ４と同じなのでその
説明を省略する。このタングステン膜形成工程では、図
７に示すように、最初は、ＳｉＨ4 ガスとＷＦ6 ガスと
を交互に且つ間欠的に供給してタングステン膜３６を形
成する点は先に説明した場合と同じである。そして、こ
の変形例では、上記ＳｉＨ4 ガスとＷＦ6 ガスとを交互
に且つ間欠的に供給するガス供給のサイクルを、複数
回、例えば図７に示す場合には３サイクル行う。また、
複数サイクルの最初と最後にはＦ（フッ素）のアタック
と残留を極力抑制する目的のために、図７に示すように
ＳｉＨ4 ガスを供給するのが好ましい。そして、複数回
の処理が終了した時には、還元ガスであるＳｉＨ4 ガス
をＨ2 ガスに切り換え、このＨ2 ガスとＷＦ6 ガスとを
同時に且つ連続的に供給する。この時、プロセス温度
も、例えば４００〜４５０℃程度まで昇温させることに
より、第２のタングステン膜形成工程へ移行し（Ｓ
５）、これにより高い成膜レートで第２のタングステン
膜３８を形成する。この時のプロセス圧力は、例えば２
０００〜２００００Ｐａ程度、ＷＦ6 ガスの流量は３０
〜３００ｓｃｃｍ程度、Ｈ2 ガスの流量は３００〜３０
００ｓｃｃｍ程度である。また、この時の成膜レートは
１０００〜５０００Å／ｍｉｎ程度である。尚、ここで
もキャリアガスは供給されているのは勿論である。
２（Ａ）及び図２（Ｂ）とそれぞれ同じであり、図６中
のＳ１〜Ｓ４は、図３中のＳ１〜Ｓ４と同じなのでその
説明を省略する。このタングステン膜形成工程では、図
７に示すように、最初は、ＳｉＨ4 ガスとＷＦ6 ガスと
を交互に且つ間欠的に供給してタングステン膜３６を形
成する点は先に説明した場合と同じである。そして、こ
の変形例では、上記ＳｉＨ4 ガスとＷＦ6 ガスとを交互
に且つ間欠的に供給するガス供給のサイクルを、複数
回、例えば図７に示す場合には３サイクル行う。また、
複数サイクルの最初と最後にはＦ（フッ素）のアタック
と残留を極力抑制する目的のために、図７に示すように
ＳｉＨ4 ガスを供給するのが好ましい。そして、複数回
の処理が終了した時には、還元ガスであるＳｉＨ4 ガス
をＨ2 ガスに切り換え、このＨ2 ガスとＷＦ6 ガスとを
同時に且つ連続的に供給する。この時、プロセス温度
も、例えば４００〜４５０℃程度まで昇温させることに
より、第２のタングステン膜形成工程へ移行し（Ｓ
５）、これにより高い成膜レートで第２のタングステン
膜３８を形成する。この時のプロセス圧力は、例えば２
０００〜２００００Ｐａ程度、ＷＦ6 ガスの流量は３０
〜３００ｓｃｃｍ程度、Ｈ2 ガスの流量は３００〜３０
００ｓｃｃｍ程度である。また、この時の成膜レートは
１０００〜５０００Å／ｍｉｎ程度である。尚、ここで
もキャリアガスは供給されているのは勿論である。
【００２４】この場合のタングステン膜の形成態様は、
図５（Ｃ）に示すように、ＳｉＨ4ガスとＷＦ6 ガスと
を交互に供給するサイクルを３回繰り返すことにより、
非常に薄いタングステン膜３６が堆積され、次に、図５
（Ｄ）に示すように第２のタングステン膜形成工程で堆
積される第２のタングステン膜３８により、埋め込み穴
が完全に埋め込まれることになる。尚、上記ガス供給サ
イクルは３回に限定されないのは勿論である。これによ
れば、タングステン膜の成膜レートを高くできるので、
その分、スループットを向上させることができる。ま
た、この場合、第２のタングステン膜形成工程でプロセ
ス温度を４００〜４５０℃程度まで上昇させても、バリ
ヤ層であるＴｉＮ膜３４上にはすでに薄い膜ながら低温
で堆積されたタングステン膜３６（図５（Ｃ）参照）が
形成されて保護されているので、下地のＴｉ膜３２やそ
の下層にダメージを与える恐れもない。
図５（Ｃ）に示すように、ＳｉＨ4ガスとＷＦ6 ガスと
を交互に供給するサイクルを３回繰り返すことにより、
非常に薄いタングステン膜３６が堆積され、次に、図５
（Ｄ）に示すように第２のタングステン膜形成工程で堆
積される第２のタングステン膜３８により、埋め込み穴
が完全に埋め込まれることになる。尚、上記ガス供給サ
イクルは３回に限定されないのは勿論である。これによ
れば、タングステン膜の成膜レートを高くできるので、
その分、スループットを向上させることができる。ま
た、この場合、第２のタングステン膜形成工程でプロセ
ス温度を４００〜４５０℃程度まで上昇させても、バリ
ヤ層であるＴｉＮ膜３４上にはすでに薄い膜ながら低温
で堆積されたタングステン膜３６（図５（Ｃ）参照）が
形成されて保護されているので、下地のＴｉ膜３２やそ
の下層にダメージを与える恐れもない。
【００２５】上記各実施例においては、タングステン膜
を形成する際には、タングステン含有ガスとして常にＷ
Ｆ6 ガスを用いた場合を例にとって説明したが、これに
限定されず、他のタングステン含有ガスとしてフッ素
（Ｆ）を含まない有機金属ガス、例えばＷ（ＣＯ）6
（ヘキサカルボニルタングステン）、（Ｃ5 Ｈ5 ）2 Ｗ
Ｈ2 （ビスシクロペンタジエニルタングステン）、Ｗ
2[Ｎ（ＣＨ3 ）2 ］ 6（ヘキサキスジメチルアミドジタ
ングステン）等を用いることができる。このようなフッ
素を含まないタングステン含有ガスを用いた場合には、
フッ素ガスのアタックによる下地層の損傷を考慮しない
で済むので、バリヤ層である下地のＴｉＮ膜を前記各実
施例で説明した場合と同等、或いはこれよりも更に薄く
できるのでＴｉＮ膜の膜厚の下限値は、例えば２５Å程
度まで小さくすることができ、従来行われていた熱ＣＶ
ＤによるＴｉＮ膜の形成工程を省略することが可能とな
る。
を形成する際には、タングステン含有ガスとして常にＷ
Ｆ6 ガスを用いた場合を例にとって説明したが、これに
限定されず、他のタングステン含有ガスとしてフッ素
（Ｆ）を含まない有機金属ガス、例えばＷ（ＣＯ）6
（ヘキサカルボニルタングステン）、（Ｃ5 Ｈ5 ）2 Ｗ
Ｈ2 （ビスシクロペンタジエニルタングステン）、Ｗ
2[Ｎ（ＣＨ3 ）2 ］ 6（ヘキサキスジメチルアミドジタ
ングステン）等を用いることができる。このようなフッ
素を含まないタングステン含有ガスを用いた場合には、
フッ素ガスのアタックによる下地層の損傷を考慮しない
で済むので、バリヤ層である下地のＴｉＮ膜を前記各実
施例で説明した場合と同等、或いはこれよりも更に薄く
できるのでＴｉＮ膜の膜厚の下限値は、例えば２５Å程
度まで小さくすることができ、従来行われていた熱ＣＶ
ＤによるＴｉＮ膜の形成工程を省略することが可能とな
る。
【００２６】有機金属ガスとして、例えばＷ（ＣＯ）6
ガスを用いれば、プロセス温度が例えば３５０〜４５０
℃程度で熱分解が生じ、これによってタングステン膜３
６を形成することができる。尚、この場合、図２（Ｃ）
及び図５（Ｃ）において、ＷＦ6 ／ＳｉＨ4 の交互間欠
供給の代わりに、Ｗ（ＣＯ）6 ガスを連続的に流す。こ
の場合、プロセス条件としては、例えばＷ（ＣＯ）6 ガ
スの流量は３〜３０ｓｃｃｍ程度、プロセス圧力は例え
ば１〜１００ｐａ程度である。キャリアガスとしてはＡ
ｒ、Ｈｅ、Ｈ2 等を用いることができる。このようなプ
ロセス条件で熱ＣＶＤにより成膜処理を施せば、１〜３
分程度で、膜厚が例えば２５〜１５０Å程度のシード用
のタングステン膜３６を堆積させることができる。
ガスを用いれば、プロセス温度が例えば３５０〜４５０
℃程度で熱分解が生じ、これによってタングステン膜３
６を形成することができる。尚、この場合、図２（Ｃ）
及び図５（Ｃ）において、ＷＦ6 ／ＳｉＨ4 の交互間欠
供給の代わりに、Ｗ（ＣＯ）6 ガスを連続的に流す。こ
の場合、プロセス条件としては、例えばＷ（ＣＯ）6 ガ
スの流量は３〜３０ｓｃｃｍ程度、プロセス圧力は例え
ば１〜１００ｐａ程度である。キャリアガスとしてはＡ
ｒ、Ｈｅ、Ｈ2 等を用いることができる。このようなプ
ロセス条件で熱ＣＶＤにより成膜処理を施せば、１〜３
分程度で、膜厚が例えば２５〜１５０Å程度のシード用
のタングステン膜３６を堆積させることができる。
【００２７】尚、この場合、タングステンの成膜レート
を上げようとすれば、前述した図６中のステップＳ５で
示すように、ＷＦ6 ガスとＨ2 ガスを用いて高い成膜レ
ートにて第２のタングステン膜３８を堆積させることも
可能である。また、以上の実施例では被処理体として半
導体ウエハを例にとって説明したが、これに限定され
ず、ガラス基板、ＬＣＤ基板等にも本発明を適用するこ
とができる。
を上げようとすれば、前述した図６中のステップＳ５で
示すように、ＷＦ6 ガスとＨ2 ガスを用いて高い成膜レ
ートにて第２のタングステン膜３８を堆積させることも
可能である。また、以上の実施例では被処理体として半
導体ウエハを例にとって説明したが、これに限定され
ず、ガラス基板、ＬＣＤ基板等にも本発明を適用するこ
とができる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の成膜方法
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、３〜８に係る発明によれば、低温の
プロセス温度によるタングステン膜の形成工程を用いる
ことで、バリヤ層として十分な膜厚を得るために従来行
われた熱ＣＶＤによるＴｉＮ膜の形成工程を省略するこ
とが可能となる。従って、スルーホールやコンタクトホ
ール等の埋め込み穴の埋め込み操作の工程数を削減し
て、この効率化を図ることができる。また、成膜工程数
も減少した分、処理装置も少なくでき、設備コストを削
減できる。請求項２に係る発明によれば、タングステン
膜形成のための工程を効率的に行うことができる。
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、３〜８に係る発明によれば、低温の
プロセス温度によるタングステン膜の形成工程を用いる
ことで、バリヤ層として十分な膜厚を得るために従来行
われた熱ＣＶＤによるＴｉＮ膜の形成工程を省略するこ
とが可能となる。従って、スルーホールやコンタクトホ
ール等の埋め込み穴の埋め込み操作の工程数を削減し
て、この効率化を図ることができる。また、成膜工程数
も減少した分、処理装置も少なくでき、設備コストを削
減できる。請求項２に係る発明によれば、タングステン
膜形成のための工程を効率的に行うことができる。
【図１】本発明方法を実施するためのクラスタツール装
置を示す概略構成図である。
置を示す概略構成図である。
【図２】成膜の過程を示す工程図である。
【図３】成膜工程を示すフローチャートである。
【図４】タングステン膜の形成工程におけるガスの供給
状態を示す図である。
状態を示す図である。
【図５】本発明の変形例の成膜の過程を示す工程図であ
る。
る。
【図６】図５に示す成膜過程を説明するフローチャート
である。
である。
【図７】本発明の変形例におけるタングステン膜の形成
工程のガス供給形態を示す図である。
工程のガス供給形態を示す図である。
【図８】埋め込み穴に対する従来の埋め込み方法を説明
するための図である。
するための図である。
２ 半導体ウエハ（被処理体）
１４ クラスタツール装置
１６ 成膜プラズマ装置
１８ 成膜装置
２８ プラズマ発生器
３０ 加熱ランプ群
３２ チタン膜
３４ チタンナイトライド膜
３６ タングステン膜
３８ 第２のタングステン膜
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4K030 AA03 AA04 AA06 AA13 AA18
BA18 BA20 BB12 CA04 CA12
DA09 FA01 FA10 JA10
4M104 BB14 BB18 CC01 DD45 FF18
FF22
Claims (8)
- 【請求項１】 真空引き可能な処理容器内にて被処理体
の表面に所定の膜を形成する方法において、 前記被処理体の表面にチタン膜を形成するチタン膜形成
工程と、 前記チタン膜の表面を窒化して窒化膜を形成する窒化工
程と、 前記被処理体の表面に、還元ガスとタングステン含有ガ
スとを交互に間欠的に１回、或いは複数回繰り返し供給
しつつ比較的低温でタングステン膜を形成するタングス
テン膜形成工程と、 を有することを特徴とする成膜方法。 - 【請求項２】 前記タングステン膜形成工程の後に、還
元ガスとタングステン含有ガスとを同時に供給して前記
タングステン膜形成工程よりも高いプロセス温度で第２
のタングステン膜を形成する第２のタングステン膜形成
工程を行うようにしたことを特徴とする請求項１記載の
成膜方法。 - 【請求項３】 前記チタン膜形成工程では、原料ガスと
してＴｉＣｌ4 ガスが用いられ、還元ガスとしてＨ2 ガ
スが用いられることを特徴とする請求項１または２記載
の成膜方法。 - 【請求項４】 前記窒化工程では、還元ガスとしてＮＨ
3 ガス或いはＮ2 ガスが用いられ、プラズマ存在下にて
処理が行われることを特徴とする請求項１乃至３のいず
れかに記載の成膜方法。 - 【請求項５】 前記比較的低温でのタングステン膜形成
工程では還元ガスとしてＳｉＨ4 ガスが用いられ、前記
第２のタングステン膜形成工程では還元ガスとしてＨ2
ガスが用いられることを特徴とする請求項２乃至４のい
ずれかに記載の成膜方法。 - 【請求項６】 前記窒化処理により形成される窒化膜の
厚さの下限値は５０Å程度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成膜方法。 - 【請求項７】 前記比較的低温のタングステン膜形成工
程のプロセス温度は２５０〜３５０℃程度の範囲内であ
り、前記第２のタングステン膜形成工程のプロセス温度
は４００〜４５０℃程度の範囲内であることを特徴とす
る請求項２乃至６のいずれかに記載の成膜方法。 - 【請求項８】 前記チタン形成工程と窒化工程ではプラ
ズマが用いられ、前記タングステン膜形成工程では熱Ｃ
ＶＤが用いられることを特徴とする請求項１乃至７のい
ずれかに記載の成膜方法。
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