JP2013122970A - Method for forming wiring structure - Google Patents

Method for forming wiring structure Download PDF

Info

Publication number
JP2013122970A
JP2013122970A JP2011270438A JP2011270438A JP2013122970A JP 2013122970 A JP2013122970 A JP 2013122970A JP 2011270438 A JP2011270438 A JP 2011270438A JP 2011270438 A JP2011270438 A JP 2011270438A JP 2013122970 A JP2013122970 A JP 2013122970A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
gas
substrate
chamber
wiring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2011270438A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masamichi Harada
雅通 原田
Masanobu Hatanaka
正信 畠中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ulvac Inc
Original Assignee
Ulvac Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ulvac Inc filed Critical Ulvac Inc
Priority to JP2011270438A priority Critical patent/JP2013122970A/en
Publication of JP2013122970A publication Critical patent/JP2013122970A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for forming a wiring structure, which is capable of increasing embedding properties of a wiring layer formed by electrolytic plating.SOLUTION: The method for forming a wiring structure comprises a metal nitride film forming step of forming a WN film 43 on a semiconductor substrate 41 on which an insulating film 42 having a through hole 42a has been laminated, a tungsten silicide film forming step of laminating a WSi film 44 on the WN film 43, and a wiring forming step of forming a wiring layer 46 made of Cu by electrolytic plating, in the through hole 42a in which the WN film 43 and the WSi film 44 have been formed.

Description

本開示の技術は、窒化金属膜を介して絶縁層のホール内に埋め込まれた配線層を有する配線構造の形成方法に関する。   The technology of the present disclosure relates to a method for forming a wiring structure having a wiring layer embedded in a hole of an insulating layer through a metal nitride film.

従来から、例えば特許文献1に記載のように、ビアホールやコンタクトホール内に埋め込まれる銅(Cu)配線のバリアメタル層には、窒化タングステン(WN)膜を始めとする窒化金属膜が広く用いられている。   Conventionally, as described in Patent Document 1, for example, a metal nitride film such as a tungsten nitride (WN) film has been widely used for a barrier metal layer of a copper (Cu) wiring buried in a via hole or a contact hole. ing.

バリアメタル層として用いられる窒化金属膜には、WN膜の他、窒化チタン(TiN)膜や窒化タンタル(TaN)膜が挙げられる。これら窒化金属膜は、Cu配線と絶縁膜との密着性を高めたり、Cu配線と絶縁膜との間での相互拡散を抑えたりする。こうしたバリアメタル層の機能により、Cu配線を有する半導体装置における電気的な接続が安定に維持されている。   Examples of the metal nitride film used as the barrier metal layer include a WN film, a titanium nitride (TiN) film, and a tantalum nitride (TaN) film. These metal nitride films enhance the adhesion between the Cu wiring and the insulating film or suppress mutual diffusion between the Cu wiring and the insulating film. By such a function of the barrier metal layer, the electrical connection in the semiconductor device having the Cu wiring is stably maintained.

国際公開第2004/061154号International Publication No. 2004/061154

ところで、上記Cu配線は、図7に示される工程を経て形成される。すなわち、Cu配線の形成時には、図7(a)に示されるように、半導体基板51上に形成された絶縁膜52に対して、バリアメタル層53としてのWN膜が、例えばALD法によって形成される。   By the way, the Cu wiring is formed through the process shown in FIG. That is, when forming the Cu wiring, as shown in FIG. 7A, a WN film as a barrier metal layer 53 is formed on the insulating film 52 formed on the semiconductor substrate 51 by, for example, the ALD method. The

バリアメタル層53が形成されると、図7(b)に示されるように、Cuからなるシード層54が、例えばスパッタ法によってバリアメタル層53上に形成される。このとき、貫通孔52aの底面、及び貫通孔52aの開口付近の側面には、Cuのスパッタ粒子が到達しやすいことから、所定の膜厚を有したシード層54が形成される。これに対し、貫通孔52aの底面付近の側面には、スパッタ粒子が到達しにくいことから、シード層54が形成されない、あるいは、他の領域よりもシード層54が薄い不連続部54aが生じることになる。   When the barrier metal layer 53 is formed, as shown in FIG. 7B, a seed layer 54 made of Cu is formed on the barrier metal layer 53 by sputtering, for example. At this time, since the sputtered Cu particles easily reach the bottom surface of the through hole 52a and the side surface near the opening of the through hole 52a, the seed layer 54 having a predetermined film thickness is formed. On the other hand, since the sputtered particles do not easily reach the side surface near the bottom surface of the through hole 52a, the seed layer 54 is not formed, or a discontinuous portion 54a in which the seed layer 54 is thinner than other regions is generated. become.

その後、図7(c)に示されるように、電解めっきによって貫通孔52a内に配線層55が形成される。このとき、上記不連続部54aには電流が流れにくく、また、バリアメタル層53を形成するWNの抵抗も高いため、該不連続部54aの近くではCuの析出が起こりにくくなる。これにより、配線層55における上記不連続部54aの近くには、空隙55aが形成されてしまう。なお、WN膜上に直接Cu配線を形成した場合には、電流は、シード層54よりも抵抗の高いWN膜のみを介して流れることになるため、配線層55中には、より空隙55aが生じやすくなる。   Thereafter, as shown in FIG. 7C, a wiring layer 55 is formed in the through hole 52a by electrolytic plating. At this time, it is difficult for current to flow through the discontinuous portion 54a, and the resistance of WN forming the barrier metal layer 53 is high, so that Cu is unlikely to precipitate near the discontinuous portion 54a. As a result, a gap 55 a is formed near the discontinuous portion 54 a in the wiring layer 55. When Cu wiring is directly formed on the WN film, the current flows only through the WN film having a higher resistance than the seed layer 54, so that there are more voids 55 a in the wiring layer 55. It tends to occur.

なお、こうした問題は、バリアメタル層53の形成材料がWNである場合に限らず、TaNやTiN等の他の窒化金属膜から形成される場合や、バリアメタル層53の形成対象が、半導体基板、及び該半導体基板に形成された貫通孔やトレンチ等の凹部である場合にも、概ね共通するものである。また、同問題は、上記バリアメタル層53やシード層54の成膜方法によらず、概ね共通するものである。   Such a problem is not limited to the case where the material for forming the barrier metal layer 53 is WN, but when the barrier metal layer 53 is formed from another metal nitride film such as TaN or TiN. In addition, it is also common in the case of a recess such as a through hole or a trench formed in the semiconductor substrate. The problem is generally common regardless of the film formation method of the barrier metal layer 53 and the seed layer 54.

本開示の技術は、上記実情に鑑みてなされたものであり、電解めっきにより形成される配線層の埋め込み性を高めることができる配線構造の形成方法を提供することを目的とする。   The technology of the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a method for forming a wiring structure that can improve the embedding property of a wiring layer formed by electrolytic plating.

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
本開示の技術における一態様は、配線構造の形成方法であって、タンタル、チタン、及びタングステンのいずれかの窒化物からなる窒化金属膜が凹部を有する基板に形成される窒化金属膜形成工程と、ケイ化タングステン膜が前記窒化金属膜に積層されるケイ化タングステン膜形成工程と、前記窒化金属膜と、前記ケイ化タングステン膜とが形成された前記凹部内に、銅からなる配線層が電解めっきによって形成される配線形成工程とを備える。
Hereinafter, means for solving the above-described problems and the effects thereof will be described.
One aspect of the technology of the present disclosure is a method for forming a wiring structure, wherein a metal nitride film formed of a nitride of tantalum, titanium, or tungsten is formed on a substrate having a recess, and A tungsten silicide film forming step in which a tungsten silicide film is laminated on the metal nitride film, and a copper wiring layer is electrolyzed in the recess in which the metal nitride film and the tungsten silicide film are formed. Wiring formation process formed by plating.

上記態様では、窒化金属膜が基板に形成された後、窒化金属膜よりも抵抗の小さいケイ化タングステン膜が、該窒化金属膜に積層される。そのため、電解めっきによって銅配線が形成されるときには、窒化金属膜のみが形成されている場合と比較して、凹部の内壁に電流が流れやすくなる。これにより、凹部の内壁には、電流の流れない領域が生じにくくなることから、凹部内に形成された配線層中には空隙が生じにくくなる。つまり、上記一態様によれば、電解めっきにより形成される配線層の埋め込み性を高めることができる。   In the above aspect, after the metal nitride film is formed on the substrate, a tungsten silicide film having a resistance lower than that of the metal nitride film is laminated on the metal nitride film. For this reason, when the copper wiring is formed by electrolytic plating, current flows more easily on the inner wall of the recess than when only the metal nitride film is formed. As a result, a region where no current flows is less likely to be generated on the inner wall of the recess, so that a void is less likely to occur in the wiring layer formed in the recess. That is, according to the above aspect, the embedding property of the wiring layer formed by electrolytic plating can be improved.

本開示における配線構造の形成方法の別の態様は、上述の態様において、前記ケイ化タングステン膜形成工程と、前記配線形成工程との間に、銅からなるシード層が前記ケイ化タングステン膜上に形成されるシード層形成工程を更に備える。   In another aspect of the method for forming a wiring structure in the present disclosure, in the above-described aspect, a seed layer made of copper is formed on the tungsten silicide film between the tungsten silicide film forming step and the wiring forming step. A seed layer forming step is further provided.

上記態様では、ケイ化タングステン膜上に銅からなるシード層が形成されるため、電解めっき時には、窒化金属膜、ケイ化タングステン膜、及び、シード層に電流が流れることになる。そのため、配線層中には、より空隙が形成されにくくなる。また、シード層の下層としてケイ化タングステン膜が形成されているため、シード層が凹部の内壁面の全体に形成されていない場合であっても、ケイ化タングステン膜を介して電流が流れることとなり、配線層には空隙が形成されにくくなる。そのため、窒化金属膜上に直接シード層が形成される場合よりも、シード層の膜厚を薄くすることが可能にもなる。   In the above aspect, since the seed layer made of copper is formed on the tungsten silicide film, a current flows through the metal nitride film, the tungsten silicide film, and the seed layer during electrolytic plating. As a result, voids are less likely to be formed in the wiring layer. In addition, since the tungsten silicide film is formed as the lower layer of the seed layer, current flows through the tungsten silicide film even when the seed layer is not formed on the entire inner wall surface of the recess. In the wiring layer, voids are hardly formed. Therefore, the seed layer can be made thinner than when the seed layer is formed directly on the metal nitride film.

本開示における配線構造の形成方法の別の態様は、上記態様において、前記窒化金属膜形成工程、及び前記ケイ化タングステン膜形成工程では、前記窒化金属膜及び前記ケイ化タングステン膜がCVD法及びALD法のいずれかによって形成される。   According to another aspect of the method for forming a wiring structure in the present disclosure, in the above aspect, in the metal nitride film forming step and the tungsten silicide film forming step, the metal nitride film and the tungsten silicide film are formed by a CVD method and an ALD. Formed by any of the law.

上記態様によれば、窒化金属膜及びケイ化タングステン膜がCVD法及びALD法のいずれかによって形成される。そのため、窒化金属膜及びケイ化タングステン膜が例えばスパッタ法等で形成される場合と比較して、これらの膜が、凹部の内壁面全体により形成されやすくなる。それゆえに、電解めっきにより形成される配線層の埋め込み性が高められることになる。   According to the above aspect, the metal nitride film and the tungsten silicide film are formed by either the CVD method or the ALD method. Therefore, compared with the case where the metal nitride film and the tungsten silicide film are formed by, for example, sputtering, these films are more easily formed by the entire inner wall surface of the recess. Therefore, the embedding property of the wiring layer formed by electrolytic plating is improved.

本開示における配線構造の形成方法の別の態様は、上記態様において、前記窒化金属膜形成工程、及び前記ケイ化タングステン膜形成工程では、前記窒化金属膜及び前記ケイ化タングステン膜が前記ALD法によって形成され、前記窒化金属膜形成工程では、タングステンを含む原料ガスが前記基板に供給される第1原料ガス供給工程と、前記原料ガスを還元する還元ガスが前記基板に供給される還元ガス供給工程と、前記原料ガスが前記基板に供給される第2原料ガス供給工程と、タングステンを窒化する窒化ガスが前記基板に供給される窒化ガス供給工程とが、この順に繰り返されることで窒化タングステン膜が形成され、前記ケイ化タングステン膜形成工程では、前記原料ガスを供給する原料ガス供給工程と、前記還元ガス供給工程とが、この順に繰り返される。   According to another aspect of the method for forming a wiring structure in the present disclosure, in the above aspect, in the metal nitride film forming step and the tungsten silicide film forming step, the metal nitride film and the tungsten silicide film are formed by the ALD method. In the metal nitride film forming step, a first source gas supply step in which a source gas containing tungsten is supplied to the substrate, and a reducing gas supply step in which a reducing gas for reducing the source gas is supplied to the substrate. And a second source gas supplying step in which the source gas is supplied to the substrate and a nitriding gas supplying step in which a nitriding gas for nitriding tungsten is supplied to the substrate are repeated in this order, whereby the tungsten nitride film is formed. In the tungsten silicide film forming step, a source gas supply step for supplying the source gas, a reducing gas supply step, , It is repeated in this order.

上記態様では、窒化金属膜としての窒化タングステン膜と、ケイ化タングステン膜とが、数原子層ずつ基板上に形成するALD法によって形成される。この場合、ケイ化タングステン膜は、窒化タングステン膜の形成工程から、第2原料ガス供給工程及び窒化ガス供給工程を除いた工程が繰り返されることによって形成される。そのため、窒化タングステン膜上に積層されたケイ化タングステン膜によれば、配線層の埋め込み性を高めることができる上、より少ない工程にて数原子層からなる開ケイ化タングステン膜の形成を行うことができる。   In the above aspect, the tungsten nitride film as the metal nitride film and the tungsten silicide film are formed by the ALD method in which several atomic layers are formed on the substrate. In this case, the tungsten silicide film is formed by repeating the process of removing the second source gas supply process and the nitride gas supply process from the process of forming the tungsten nitride film. Therefore, according to the tungsten silicide film laminated on the tungsten nitride film, the embedding property of the wiring layer can be improved, and an open tungsten silicide film composed of several atomic layers can be formed with fewer steps. Can do.

配線構造の有するWN膜、WSi膜、及びシード層を形成するマルチチャンバ型形成装置の全体構成を示すブロック図。The block diagram which shows the whole structure of the multi-chamber type | mold formation apparatus which forms the WN film | membrane, WSi film | membrane, and seed layer which have a wiring structure. WN膜及びWSi膜を形成するALD装置の概略構成を示す概略図。Schematic which shows schematic structure of the ALD apparatus which forms a WN film and a WSi film. 本開示の配線構造の形成方法を具体化した一実施形態における各種ガスの供給態様を示すタイミングチャート。The timing chart which shows the supply aspect of various gas in one Embodiment which actualized the formation method of the wiring structure of this indication. (a)(b)(c)同実施形態における半導体装置の製造方法を工程順に示す工程図。(A) (b) (c) Process drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device in the embodiment in order of a process. (a)(b)シリコン基板に形成されたホールと、ホール内に形成された配線層との断面構造を示すSEM画像。(A) (b) SEM image which shows the cross-sectional structure of the hole formed in the silicon substrate, and the wiring layer formed in the hole. WN膜及びWSi膜の形成時におけるサイクル数と膜厚との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the cycle number at the time of formation of a WN film | membrane and a WSi film | membrane, and a film thickness. (a)(b)(c)従来の配線構造の形成方法を工程順に示す工程図。(A) (b) (c) Process drawing which shows the formation method of the conventional wiring structure in order of a process.

以下、本開示における配線構造の形成方法を具体化した一実施形態について、図1〜図6を参照して説明する。まず、配線構造の有する窒化タングステン膜(WN膜)及びケイ化タングステン膜(WSi膜)を形成するマルチチャンバ型成膜装置について図1を参照して説明する。なお、図1では、処理の対象である基板の搬送される方向が矢印で示されている。   Hereinafter, an embodiment embodying a method for forming a wiring structure according to the present disclosure will be described with reference to FIGS. First, a multi-chamber type film forming apparatus for forming a tungsten nitride film (WN film) and a tungsten silicide film (WSi film) having a wiring structure will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the direction in which the substrate to be processed is transported is indicated by an arrow.

[マルチチャンバ型成膜装置の構成]
図1に示されるように、マルチチャンバ型成膜装置10が有する搬送チャンバ11には、搬入チャンバ12、搬出チャンバ13、前処理チャンバ14、成膜チャンバ15、及びシード層形成チャンバ16の各々が連結されている。また、搬送チャンバ11には、基板を搬送する搬送ロボット11aが搭載されている。基板は、マルチチャンバ型成膜装置10での処理の対象であり、貫通孔の形成された絶縁膜、例えばシリコン酸化膜が積層された半導体基板である。なお、基板は、貫通孔やトレンチ等の凹部を有するシリコン基板等の半導体基板であってもよく、この場合、シリコン基板の上面及び貫通孔内には、例えばシリコン酸化膜等の絶縁膜が形成されている。
[Configuration of multi-chamber deposition system]
As shown in FIG. 1, the transfer chamber 11 included in the multi-chamber film forming apparatus 10 includes a carry-in chamber 12, a carry-out chamber 13, a pretreatment chamber 14, a film formation chamber 15, and a seed layer forming chamber 16. It is connected. The transfer chamber 11 is equipped with a transfer robot 11a for transferring a substrate. The substrate is an object to be processed in the multi-chamber type film forming apparatus 10, and is a semiconductor substrate in which an insulating film having a through hole, for example, a silicon oxide film is stacked. The substrate may be a semiconductor substrate such as a silicon substrate having a recess such as a through hole or a trench. In this case, an insulating film such as a silicon oxide film is formed in the upper surface of the silicon substrate and in the through hole. Has been.

搬送ロボット11aは、搬入チャンバ12に搬入された処理前の基板を、前処理チャンバ14、成膜チャンバ15、及びシード層形成チャンバ16に対してこの順に搬送し、これらチャンバ14〜16での処理が終了した処理後の基板を搬出チャンバ13に搬送する。   The transport robot 11a transports the unprocessed substrate carried into the carry-in chamber 12 to the pre-treatment chamber 14, the film formation chamber 15, and the seed layer formation chamber 16 in this order, and processes in these chambers 14-16. Then, the processed substrate is transferred to the carry-out chamber 13.

搬入チャンバ12は、内部を大気圧とした状態で、外部から処理前の基板を搬入し、また、図示されない排気部によって内部を大気圧から減圧した状態で、処理前の基板を搬送チャンバ11に搬出する。   The carry-in chamber 12 carries in a substrate before processing from the outside in a state where the inside is at atmospheric pressure, and puts the substrate before processing into the transfer chamber 11 in a state where the inside is reduced from atmospheric pressure by an exhaust unit (not shown). Take it out.

搬出チャンバ13は、図示されない排気部によって内部を減圧した状態で、処理後の基板を搬送チャンバ11から搬入し、また、内部を大気圧とした状態で、処理後の基板を外部に搬出する。なお、搬入チャンバ12と搬出チャンバ13は搬出入の両方の機能を有する1つのロードロックチャンバとして備えられてもよい。   The carry-out chamber 13 carries in the processed substrate from the transfer chamber 11 in a state where the inside is decompressed by an exhaust unit (not shown), and carries out the processed substrate outside in a state where the inside is at atmospheric pressure. The carry-in chamber 12 and the carry-out chamber 13 may be provided as one load lock chamber having both the carry-in / out functions.

前処理チャンバ14は、水素(H)ガスからプラズマを生成するプラズマ処理チャンバである。前処理チャンバ14は、例えば周波数が13.56MHzである高周波電力をHガスに供給することで、該Hガスからプラズマを生成する。 The pretreatment chamber 14 is a plasma treatment chamber that generates plasma from hydrogen (H 2 ) gas. Pretreatment chamber 14, for example, a high-frequency power frequency is 13.56MHz to supply the H 2 gas to generate a plasma from the H 2 gas.

成膜チャンバ15は、WN膜及びWSi膜の各々を基板に対して数原子膜ずつ形成するALDチャンバである。成膜チャンバ15は、WN膜とWSi膜とがこの順に積層された積層膜を形成する。   The film forming chamber 15 is an ALD chamber that forms several atomic films of WN film and WSi film on the substrate. The film forming chamber 15 forms a laminated film in which a WN film and a WSi film are laminated in this order.

シード層形成チャンバ16は、基板に対して銅(Cu)膜を形成するスパッタチャンバである。基板に形成されたCu膜、及び上記積層膜は、電解めっきによって銅配線を貫通孔に形成するときのシード層となる。   The seed layer forming chamber 16 is a sputtering chamber for forming a copper (Cu) film on the substrate. The Cu film formed on the substrate and the laminated film serve as a seed layer when copper wiring is formed in the through hole by electrolytic plating.

なお、上記搬送チャンバ11、前処理チャンバ14、成膜チャンバ15、及びシード層形成チャンバ16は、上記搬入チャンバ12及び搬出チャンバ13と同様、図示されない排気部を有し、該排気部によって大気圧から減圧された状態に維持されている。   The transfer chamber 11, the pretreatment chamber 14, the film formation chamber 15, and the seed layer formation chamber 16 have an exhaust unit (not shown), similar to the carry-in chamber 12 and the carry-out chamber 13, and atmospheric pressure is generated by the exhaust unit. The pressure is maintained under reduced pressure.

[成膜チャンバの構成]
上記成膜チャンバ15の構成について、図2を参照してより詳しく説明する。図2に示されるように、成膜チャンバ15が有する真空槽21内には、上記基板Sを保持する基板ステージ22が設置されている。基板ステージ22の内部には、該基板ステージ22を加熱するヒータ23が搭載されている。ヒータ23には、直流電流を出力するヒータ電源24が接続されている。ヒータ23は、ヒータ電源24からの電流の供給によって発熱することで、基板ステージ22を介して基板Sを所定の温度に加熱する。
[Structure of deposition chamber]
The configuration of the film forming chamber 15 will be described in more detail with reference to FIG. As shown in FIG. 2, a substrate stage 22 that holds the substrate S is installed in a vacuum chamber 21 of the film forming chamber 15. A heater 23 for heating the substrate stage 22 is mounted inside the substrate stage 22. A heater power supply 24 that outputs a direct current is connected to the heater 23. The heater 23 generates heat by supplying current from the heater power supply 24, thereby heating the substrate S to a predetermined temperature via the substrate stage 22.

真空槽21の底壁21aには、該底壁21aを貫通する2つの排気ポートP1が形成されている。2つの排気ポートP1には、真空槽21内を排気する排気部25が接続されている。排気部25は、例えば、各種真空ポンプと、真空ポンプの排気流量を調節するバルブとから構成されている。   Two exhaust ports P1 penetrating the bottom wall 21a are formed in the bottom wall 21a of the vacuum chamber 21. An exhaust unit 25 that exhausts the inside of the vacuum chamber 21 is connected to the two exhaust ports P1. The exhaust unit 25 includes, for example, various vacuum pumps and a valve that adjusts the exhaust flow rate of the vacuum pump.

真空槽21の上壁21bには、シャワープレート26が、上記基板ステージ22と対向する位置に取り付けられている。シャワープレート26には、基板ステージ22側に開口する複数の開口部26aが形成されている。真空槽21の上壁21bと、シャワープレート26における上壁21bへの取り付け面とには、これらを貫通するガス供給ポートP2が形成されている。   A shower plate 26 is attached to the upper wall 21 b of the vacuum chamber 21 at a position facing the substrate stage 22. The shower plate 26 is formed with a plurality of openings 26 a that open to the substrate stage 22 side. A gas supply port P <b> 2 that penetrates the upper wall 21 b of the vacuum chamber 21 and the attachment surface of the shower plate 26 to the upper wall 21 b is formed.

ガス供給ポートP2には、水素を含むガスを上記真空槽21に供給する水素系ガス配管GL1と、フッ素を含むガスを同真空槽21に供給するフッ素系ガス配管GL2とが接続されている。   Connected to the gas supply port P2 are a hydrogen-based gas pipe GL1 for supplying a gas containing hydrogen to the vacuum chamber 21 and a fluorine-based gas pipe GL2 for supplying a gas containing fluorine to the vacuum chamber 21.

水素系ガス配管GL1は、モノシラン(SiH)ガス等のシランガスを真空槽21に供給するシランガス供給部31が接続されたシランガス配管と、アンモニア(NH)ガス等の窒化ガスを真空槽21に供給する窒化ガス供給部32が接続された窒化ガス配管とに分岐している。シランガス配管には、該配管を介して真空槽21に窒素(N)ガス等の不活性ガスを供給する不活性ガス供給部33が接続され、他方、窒化ガス配管には、該配管を介して真空槽21にNガスを供給する不活性ガス供給部34が接続されている。 The hydrogen-based gas pipe GL1 includes a silane gas pipe connected to a silane gas supply unit 31 that supplies a silane gas such as monosilane (SiH 4 ) gas to the vacuum chamber 21, and a nitriding gas such as ammonia (NH 3 ) gas in the vacuum chamber 21. It branches off to a nitriding gas pipe to which the nitriding gas supply section 32 to be supplied is connected. The silane gas pipe is connected to an inert gas supply unit 33 for supplying an inert gas such as nitrogen (N 2 ) gas to the vacuum chamber 21 through the pipe, while the nitriding gas pipe is connected to the silane gas pipe through the pipe. An inert gas supply unit 34 for supplying N 2 gas to the vacuum chamber 21 is connected.

フッ素系ガス配管GL2には、六フッ化タングステン(WF)ガス等のタングステンを含む原料ガスを真空槽21に供給する原料ガス供給部35が接続されている。フッ素系ガス配管GL2からは、Nガスを同真空槽21に供給する不活性ガス供給部36の接続された不活性ガス配管が分岐している。 A raw material gas supply unit 35 that supplies a raw material gas containing tungsten such as tungsten hexafluoride (WF 6 ) gas to the vacuum chamber 21 is connected to the fluorine-based gas pipe GL2. From the fluorine-based gas pipe GL2, an inert gas pipe connected to an inert gas supply unit 36 for supplying N 2 gas to the vacuum chamber 21 is branched.

[配線構造の形成方法]
以下、本実施形態における配線構造の形成方法について、図3及び図4を参照して説明する。なお、該配線構造の形成方法は、WN膜、WSi膜、及びシード層が、上記マルチチャンバ型成膜装置10にて形成される工程と、配線層が、電解めっきを行う他の装置において形成される工程とからなる。以下では、WN膜及びWSi膜の形成工程について図3を参照して説明し、他方、シード層及び配線層の形成工程について図4を参照して説明する。
[Method of forming wiring structure]
Hereinafter, a method for forming a wiring structure in the present embodiment will be described with reference to FIGS. The wiring structure is formed by a process in which the WN film, the WSi film, and the seed layer are formed in the multi-chamber type film forming apparatus 10, and the wiring layer is formed in another apparatus that performs electrolytic plating. Process. In the following, the process of forming the WN film and the WSi film will be described with reference to FIG. 3, and the process of forming the seed layer and the wiring layer will be described with reference to FIG.

マルチチャンバ型成膜装置10にてWN膜とWSi膜とが形成される際には、まず、処理前の基板Sが、外部の搬送ロボットによって上記搬入チャンバ12に搬入される。基板Sが搬入チャンバ12に搬入されると、同基板Sは、搬送ロボット11aによって前処理チャンバ14に搬入される。   When the WN film and the WSi film are formed by the multi-chamber type film forming apparatus 10, first, the substrate S before processing is carried into the carry-in chamber 12 by an external transfer robot. When the substrate S is loaded into the loading chamber 12, the substrate S is loaded into the pretreatment chamber 14 by the transfer robot 11a.

次いで、前処理チャンバ14では、図3に示されるように、タイミングT1にて、Hガスの供給と、該Hガスに対する高周波電力の供給とが開始される。これにより、基板Sに対してHガスから生成されたプラズマが供給され、基板Sに形成された絶縁膜の表面が水素によって終端される。あるいは、半導体基板の表面に水素を含む励起種が吸着する。こうした水素プラズマ供給工程が所定の時間継続されると、タイミングT2にて、Hガス及び高周波電力の供給が停止される。Hプラズマが供給されると、基板Sは、搬送ロボット11aによって、前処理チャンバ14から成膜チャンバ15に搬送される。 Next, in the pretreatment chamber 14, as shown in FIG. 3, at timing T1, supply of H 2 gas and supply of high-frequency power to the H 2 gas are started. Thereby, plasma generated from the H 2 gas is supplied to the substrate S, and the surface of the insulating film formed on the substrate S is terminated with hydrogen. Alternatively, excited species containing hydrogen are adsorbed on the surface of the semiconductor substrate. When such a hydrogen plasma supply process is continued for a predetermined time, the supply of H 2 gas and high-frequency power is stopped at timing T2. When the H 2 plasma is supplied, the substrate S is transferred from the pretreatment chamber 14 to the film forming chamber 15 by the transfer robot 11a.

基板Sが成膜チャンバ15に搬入されると、タイミングT3にて、シランガス供給部31から真空槽21に対するSiHガスの供給が開始される。SiHガスの供給が所定の時間継続されると、タイミングT4にて、SiHガスの供給が停止される。これにより、基板Sの表面における略全体には、上記水素を介してSiHが吸着する。 When the substrate S is carried into the film forming chamber 15, supply of SiH 4 gas from the silane gas supply unit 31 to the vacuum chamber 21 is started at timing T3. When the supply of the SiH 4 gas is continued for a predetermined time, the supply of the SiH 4 gas is stopped at a timing T4. Thereby, SiH 4 is adsorbed on substantially the entire surface of the substrate S through the hydrogen.

また、同じくタイミングT4では、WN膜を形成する際の原料ガスであるWFガスの供給が開始される。このように、SiHガスの供給が停止されるタイミングと、WFガスの供給が開始されるタイミングとを同時としていることから、WFガスが供給されるときには、それ以降のタイミングよりも多くのSiHが基板Sに吸着している可能性が高くなる。そのため、基板Sの全体にWFが吸着しやすくなる。なお、タイミングT4でWFガスを導入する前に、成膜面内均一性やパーティクル対策のための排気時間、若しくは真空槽にNガスを導入するNガス導入時間が設けられていてもよく、その場合、例えば排気時間及びNガス導入時間は1〜2秒である。 Similarly, at timing T4, supply of WF 6 gas, which is a raw material gas for forming the WN film, is started. Thus, since the timing at which the supply of the SiH 4 gas is stopped and the timing at which the supply of the WF 6 gas is started are made simultaneous, the timing when the WF 6 gas is supplied is larger than the subsequent timing. There is a high possibility that SiH 4 is adsorbed on the substrate S. Therefore, WF 6 is easily adsorbed on the entire substrate S. Note that before the introduction of the WF 6 gas at the timing T4, evacuation time for the uniformity and particle measures the deposition surface, or even if the N 2 gas introduction time is provided for introducing the N 2 gas into the vacuum chamber In that case, for example, the exhaust time and the N 2 gas introduction time are 1 to 2 seconds.

原料ガス供給部35から真空槽21に対するWFガスの供給が所定の時間継続されると、タイミングT5にて、WFガスの供給が停止される。こうした第1原料ガス供給工程により、基板Sに対して供給されたWFは、上記SiHを介して基板S上に吸着する。 When the supply of the WF 6 gas from the source gas supply unit 35 to the vacuum chamber 21 is continued for a predetermined time, the supply of the WF 6 gas is stopped at timing T5. In such a first source gas supply process, WF 6 supplied to the substrate S is adsorbed on the substrate S through the SiH 4 .

基板Sに対するWFガスの供給が行われると、同じくタイミングT5にて、上記不活性ガス供給部36から真空槽21へのNガスの供給が開始され、そして、所定時間後のタイミングT6にて、Nガスの供給が停止される。これにより、真空槽21内のWFが、Nガスとともに排気される。 When the supply of the WF 6 gas to the substrate S is performed, the supply of N 2 gas from the inert gas supply unit 36 to the vacuum chamber 21 is started at the timing T5, and at a timing T6 after a predetermined time. Thus, the supply of N 2 gas is stopped. Thus, WF 6 in the vacuum chamber 21 is evacuated with N 2 gas.

ガスによる排気が行われると、タイミングT6にて、シランガス供給部31から真空槽21への還元ガスとしてのSiHガスの供給が開始され、所定時間後のタイミングT7にて、SiHガスの供給が停止される。こうした還元ガス供給工程により、WFとSiHとが基板S上にて反応し、その結果、Siを含む数原子層のW膜が基板S上に形成される。 The exhaust gas by the N 2 gas is performed at a timing T6, supplied from the silane gas supply unit 31 of the SiH 4 gas as a reducing gas into the vacuum chamber 21 is started at time T7 after a predetermined time, SiH 4 gas Is stopped. Through such a reducing gas supply process, WF 6 and SiH 4 react on the substrate S, and as a result, a W film of several atomic layers containing Si is formed on the substrate S.

W膜が形成されると、タイミングT7にて、上記不活性ガス供給部33から真空槽21へのNガスの供給が開始され、所定時間後のタイミングT8にて、Nガスの供給が停止される。これにより、真空槽21内のSiHガスが、Nガスとともに排気される。 When W film is formed, at the timing T7, the supply of N 2 gas into the vacuum chamber 21 from the inert gas supply unit 33 is started, at the timing T8 after a predetermined time, the supply of N 2 gas Stopped. Thereby, the SiH 4 gas in the vacuum chamber 21 is exhausted together with the N 2 gas.

ガスによる排気が行われると、タイミングT8にて、原料ガス供給部35から真空槽21へのWFガスの供給が再び開始され、所定時間後のタイミングT9にて、WFガスの供給が停止される。こうした第2原料ガス供給工程により、数原子層のW膜が形成された基板S上にWFが吸着する。 When the exhaust gas by the N 2 gas is carried out, at the timing T8, the supply from the feed gas supply section 35 of the WF 6 gas into the vacuum chamber 21 is started again, at the timing T9 after a predetermined time, the supply of WF 6 gas Is stopped. By such a second source gas supply step, WF 6 is adsorbed on the substrate S on which the W film of several atomic layers is formed.

WFガスの供給が行われると、タイミングT9にて、不活性ガス供給部36から真空槽21へのNガスの供給が開始され、所定時間後のタイミングT10にて、Nガスの供給が停止される。これにより、真空槽21内のWFが、Nガスとともに排気される。 When the supply of WF 6 gas is performed at a timing T9, the supply of N 2 gas into the vacuum chamber 21 is started from the inert gas supply unit 36, at the timing T10 after the predetermined time, the supply of N 2 gas Is stopped. Thus, WF 6 in the vacuum chamber 21 is evacuated with N 2 gas.

ガスによる排気が行われると、タイミングT10にて、窒化ガス供給部32から真空槽21への窒化ガスとしてのNHガスの供給が開始され、所定時間後のタイミングT11にて、NHガスの供給が停止される。こうした窒化ガス供給工程により、基板S上に吸着したWFと、NHとの反応によって、NHよりもWとの反応性が高いW(NH)Fが生成される。このW(NH)Fが基板S上に形成されたWと反応することで、数原子層のWN膜が形成される。 When the exhaust gas by the N 2 gas is carried out, at the timing T10, supplied from the nitriding gas supply unit 32 of the NH 3 gas as a nitriding gas into the vacuum chamber 21 is started at timing T11 after the predetermined time, NH 3 Gas supply is stopped. Through such a nitriding gas supply step, W (NH 2 ) F 5 having a higher reactivity with W than NH 3 is generated by a reaction between WF 6 adsorbed on the substrate S and NH 3 . When this W (NH 2 ) F 5 reacts with W formed on the substrate S, a WN film of several atomic layers is formed.

WN膜が形成されると、タイミングT11にて、上記不活性ガス供給部34から真空槽21へのNガスの供給が開始され、所定時間後のタイミングT12にて、Nガスの供給が停止される。これにより、真空槽21内のNHが、Nガスとともに排気される。 When WN film is formed, at the timing T11, the supply of N 2 gas from the inert gas supply unit 34 into the vacuum chamber 21 is started at timing T12 after the predetermined time, the supply of N 2 gas Stopped. Thereby, NH 3 in the vacuum chamber 21 is exhausted together with the N 2 gas.

こうしたタイミングT4からタイミングT12までを1サイクルとし、該成膜サイクルが所定の回数繰り返されることによって、所定の膜厚を有したWN膜が形成される。なお、先行するサイクルの終了と同時に、後続するサイクルが開始される。つまり、先行するサイクルのタイミングT12と、後続するサイクルのタイミングT4とが同時となる。こうした窒化金属膜形成工程により、基板S上にはWN膜が形成される。   The cycle from timing T4 to timing T12 is one cycle, and the film formation cycle is repeated a predetermined number of times, whereby a WN film having a predetermined film thickness is formed. A subsequent cycle is started simultaneously with the end of the preceding cycle. That is, the timing T12 of the preceding cycle and the timing T4 of the subsequent cycle are simultaneous. A WN film is formed on the substrate S by such a metal nitride film forming step.

WN膜が形成されると、タイミングT13にて、原料ガス供給部35から真空槽21へのWFガスの供給が開始され、所定時間後のタイミングT14にて、WFガスの供給が停止される。こうした原料ガス供給工程により、WFが、基板S上に形成されたWN膜の略全体に吸着する。なお、WN膜形成における最終サイクルの終了と同時に、WSi膜形成における初回のサイクルが開始される。つまり、WN膜形成の最終サイクルにおけるタイミングT12と、WSi膜形成の初回のサイクルにおけるタイミングT13とが同時となる。 When WN film is formed, at the timing T13, the supply of WF 6 gas from the feed gas supply section 35 into the vacuum chamber 21 is started at timing T14 after the predetermined time, the supply of WF 6 gas is stopped The By such a raw material gas supply step, WF 6 is adsorbed to substantially the entire WN film formed on the substrate S. Note that the first cycle in forming the WSi film is started simultaneously with the end of the final cycle in forming the WN film. That is, the timing T12 in the final cycle of WN film formation and the timing T13 in the first cycle of WSi film formation are simultaneous.

WFガスが供給されると、タイミングT14にて、不活性ガス供給部36から真空槽21へのNガスの供給が開始され、所定時間後のタイミングT15にて、Nガスの供給が停止される。これにより、真空槽21内のWFが、Nガスとともに排気される。 When WF 6 gas is supplied at the timing T14, the supply of N 2 gas into the vacuum chamber 21 is started from the inert gas supply unit 36, at the timing T15 after the predetermined time, the supply of N 2 gas Stopped. Thus, WF 6 in the vacuum chamber 21 is evacuated with N 2 gas.

ガスによる排気が行われると、タイミングT15にて、シランガス供給部31から真空槽21へのSiHガスの供給が開始され、所定時間後のタイミングT16にて、SiHガスの供給が停止される。こうした還元ガス供給工程により、基板S上に吸着したWFとSiHとが反応することで、基板S上に数原子層のWSi膜が形成される。 When the exhaust gas by the N 2 gas is carried out, at the timing T15, the supply of the SiH 4 gas into the vacuum chamber 21 is started from the silane gas supply unit 31, at the timing T16 after the predetermined time, SiH 4 gas supply is stopped Is done. Through such a reducing gas supply process, WF 6 adsorbed on the substrate S reacts with SiH 4 , whereby a several atomic layer WSi film is formed on the substrate S.

WSi膜が形成されると、タイミングT16にて、不活性ガス供給部33から真空槽21へのNガスの供給が開始され、所定時間後のタイミングT17にて、Nガスの供給が停止される。これにより、真空槽21内のSiHが、Nガスとともに排気される。 When the WSi film is formed, the supply of N 2 gas from the inert gas supply unit 33 to the vacuum chamber 21 is started at timing T16, and the supply of N 2 gas is stopped at timing T17 after a predetermined time. Is done. Thereby, SiH 4 in the vacuum chamber 21 is exhausted together with the N 2 gas.

こうしたタイミングT13からタイミングT17までを1サイクルとし、該成膜サイクルが所定の回数繰り返されることによって、所定の膜厚を有したWSi膜が形成される。なお、先行するサイクルの終了と同時に、後続するサイクルが開始される。つまり、先行するサイクルのタイミングT13と、後続するサイクルのタイミングT17とが同時となる。こうしたケイ化タングステン膜形成工程により、WSi膜がWN膜上に形成される。   The cycle from timing T13 to timing T17 is one cycle, and the film formation cycle is repeated a predetermined number of times, whereby a WSi film having a predetermined film thickness is formed. A subsequent cycle is started simultaneously with the end of the preceding cycle. That is, the timing T13 of the preceding cycle and the timing T17 of the following cycle are simultaneous. By such a tungsten silicide film forming step, a WSi film is formed on the WN film.

このように、WN膜とWSi膜とは、該膜を数原子層ずつ形成するALD法によって形成される。そのため、基板Sの上面、及び貫通孔の内壁面の全体に対して、WN膜及びWSi膜が略均一に形成されることになる。   Thus, the WN film and the WSi film are formed by the ALD method in which the films are formed by several atomic layers. Therefore, the WN film and the WSi film are formed substantially uniformly on the upper surface of the substrate S and the entire inner wall surface of the through hole.

こうして、図4(a)に示されるように、半導体基板41上の絶縁膜42には、該絶縁膜42の上面、及び貫通孔42aの内壁面にWN膜43とWSi膜44とが形成される。WN膜とWSi膜とが形成されると、基板Sは、上記搬送ロボット11aによって、成膜チャンバ15からシード層形成チャンバ16に搬送される。   Thus, as shown in FIG. 4A, the insulating film 42 on the semiconductor substrate 41 is formed with the WN film 43 and the WSi film 44 on the upper surface of the insulating film 42 and the inner wall surface of the through hole 42a. The When the WN film and the WSi film are formed, the substrate S is transferred from the film forming chamber 15 to the seed layer forming chamber 16 by the transfer robot 11a.

基板Sがシード層形成チャンバ16に搬送されると、Cuターゲットが、例えばアルゴンガス等の不活性ガスから生成されたプラズマによってスパッタされることで、図4(b)に示されるように、Cuからなるシード層45がWSi膜44上に形成される。このシード層形成工程では、絶縁膜42の上面と、貫通孔42aの開口部付近及び底面とには、スパッタ粒子が到達しやすいことから、シード層45が相対的に厚く形成される。これに対し、貫通孔42aの内壁面における底面側にはスパッタ粒子が到達しにくいことから、シード層45が形成されない、あるいはシード層45が相対的に薄く形成される不連続部45aが生じる。   When the substrate S is transferred to the seed layer forming chamber 16, the Cu target is sputtered by plasma generated from an inert gas such as argon gas, for example, as shown in FIG. A seed layer 45 made of is formed on the WSi film 44. In this seed layer forming step, since the sputtered particles easily reach the upper surface of the insulating film 42 and the vicinity of the opening and the bottom surface of the through hole 42a, the seed layer 45 is formed relatively thick. On the other hand, since the sputtered particles hardly reach the bottom surface side of the inner wall surface of the through hole 42a, a discontinuous portion 45a in which the seed layer 45 is not formed or the seed layer 45 is formed relatively thin is generated.

基板Sに対してシード層45が形成されると、基板Sは、搬送ロボット11aによって搬出チャンバ13に搬送され、そして、基板Sは、搬出チャンバ13によってマルチチャンバ型成膜装置10の外に搬出される。   When the seed layer 45 is formed on the substrate S, the substrate S is transported to the unloading chamber 13 by the transport robot 11a, and the substrate S is unloaded from the multi-chamber type film forming apparatus 10 by the unloading chamber 13. Is done.

マルチチャンバ型成膜装置10から基板Sが搬出されると、同基板Sは、電解めっき用の装置に搬入され、そして、基板Sに対して電解めっきを用いた配線層の形成が該装置において行われる。つまり、基板Sと銅源とが電解液中に浸された後、基板Sの有するWN膜43、WSi膜44、及びシード層45が陰極となり、且つ、銅源が陽極となるように、外部電源から直流電流が供給される。こうした配線形成工程により、銅源から溶出した銅イオンが、シード層45上にて還元されることによって、図4(c)に示されるように、配線層46が絶縁膜42の表面、及び貫通孔42a内に形成される。これにより、WN膜43と、WSi膜44と、Cuからなる配線層46とを有する配線構造が形成される。   When the substrate S is unloaded from the multi-chamber type film forming apparatus 10, the substrate S is loaded into an apparatus for electrolytic plating, and the formation of a wiring layer using electrolytic plating on the substrate S is performed in the apparatus. Done. That is, after the substrate S and the copper source are immersed in the electrolytic solution, the WN film 43, the WSi film 44, and the seed layer 45 included in the substrate S become the cathode, and the copper source becomes the anode. A direct current is supplied from the power source. By such wiring formation process, copper ions eluted from the copper source are reduced on the seed layer 45, so that the wiring layer 46 penetrates the surface of the insulating film 42 and penetrates as shown in FIG. It is formed in the hole 42a. As a result, a wiring structure having the WN film 43, the WSi film 44, and the wiring layer 46 made of Cu is formed.

このとき、貫通孔42aの内壁面における上記不連続部45aでは、シード層45を介しては電流が流れないものの、シード層45の下層であるWSi膜44を介して電流が流れることになる。そのため、シード層45に不連続部45aが生じていたとしても、Cuの析出は、貫通孔42aの内壁面における略全体で生じることになる。それゆえに、貫通孔42a内に形成された配線層46中には、空隙が生じにくくなる。言い換えれば、配線層46の埋め込み性が高められることになる。   At this time, in the discontinuous portion 45a on the inner wall surface of the through hole 42a, current does not flow through the seed layer 45, but current flows through the WSi film 44, which is the lower layer of the seed layer 45. For this reason, even if the discontinuous portion 45a is generated in the seed layer 45, the precipitation of Cu occurs in substantially the entire inner wall surface of the through hole 42a. Therefore, voids are less likely to occur in the wiring layer 46 formed in the through hole 42a. In other words, the embedding property of the wiring layer 46 is improved.

[試験例]
[Cu配線の埋め込み性]
直径が8インチであるシリコン基板に、開口部の直径が5.7μmであり、深さが51μmであるホールを複数形成した。そして、シリコン基板を180℃に加熱した状態で、Hプラズマの供給と、SiHガスの供給とを該シリコン基板に対して行った後、ALD法を用いてWN膜とWSi膜とを順に形成した。なお、シリコン基板の上面及びホールの内壁面には絶縁膜が形成されている。
[Test example]
[Cu wiring embedding]
A plurality of holes having an opening diameter of 5.7 μm and a depth of 51 μm were formed on a silicon substrate having a diameter of 8 inches. Then, after supplying the H 2 plasma and SiH 4 gas to the silicon substrate while the silicon substrate is heated to 180 ° C., the WN film and the WSi film are sequentially formed using the ALD method. Formed. An insulating film is formed on the upper surface of the silicon substrate and the inner wall surface of the hole.

なお、Hプラズマの供給時には、Hガスの流量を200sccm、前処理チャンバ内の圧力を37Pa、高周波電力を200W、処理時間を60秒とした。また、SiHガスの供給時には、SiHガスの流量を70sccm、上記真空槽の圧力を21Pa、処理時間を60秒とした。 When supplying H 2 plasma, the flow rate of H 2 gas was 200 sccm, the pressure in the pretreatment chamber was 37 Pa, the high frequency power was 200 W, and the treatment time was 60 seconds. Further, when the supply of the SiH 4 gas was the flow rate of SiH 4 gas 70 sccm, the pressure in the vacuum chamber 21 Pa, the processing time of 60 seconds.

そして、WN膜は、WFガスの供給、Nガスの供給、SiHガスの供給、Nガスの供給、WFガスの供給、Nガスの供給、NHガスの供給、及びNガスの供給からなるサイクルを複数回繰り返して形成した。WFガスの供給時には、WFガスの流量を20sccm、真空槽の圧力を60Pa、処理時間を2秒とした。SiHガスの供給時には、SiHガスの流量を70sccm、真空槽の圧力を70Pa、処理時間を4秒とした。NHガスの供給時には、NHガスの流量を5sccm、真空槽の圧力を10Pa、処理時間を2秒とした。Nガスの供給時には、Nガスの流量を400sccm、真空槽の圧力を1.7Pa、処理時間を2秒とした。これにより、5nmの厚さを有したWN膜をシリコン基板の上面、及びホールの内壁面に形成した。 The WN film is supplied with WF 6 gas, N 2 gas, SiH 4 gas, N 2 gas, WF 6 gas, N 2 gas, NH 3 gas, and N A cycle consisting of supplying two gases was repeated a plurality of times. When the supply of WF 6 gas was 20sccm and the flow rate of the WF 6 gas, 60 Pa pressure of the vacuum chamber, the treatment time is 2 seconds. SiH 4 at the time of the supply of gas to the flow rate of SiH 4 gas 70 sccm, the pressure in the vacuum chamber 70 Pa, and the processing time of 4 seconds. When the supply of the NH 3 gas, the flow rate of NH 3 gas 5 sccm, and the pressure in the vacuum chamber 10 Pa, the processing time and 2 seconds. When the supply of N 2 gas was 400sccm flow rate of N 2 gas, 1.7 Pa pressure of the vacuum chamber, the treatment time is 2 seconds. As a result, a WN film having a thickness of 5 nm was formed on the upper surface of the silicon substrate and the inner wall surface of the hole.

上記WSi膜は、WFガスの供給、Nガスの供給、SiHガスの供給、及びNガスの供給からなるサイクルを複数回繰り返して形成した。WFガスの供給、SiHガスの供給、及びNガスの供給の各々は、WN膜を形成したときと同じ条件で行った。これにより、25nmの厚さを有したWSi膜をWN膜上に形成した。
次いで、500nmのCu膜をWSi膜上にスパッタ法によって形成し、そして、Cu配線を電解めっきによって形成した。
The WSi film was formed by repeating a cycle of supplying WF 6 gas, supplying N 2 gas, supplying SiH 4 gas, and supplying N 2 gas a plurality of times. The supply of WF 6 gas, the supply of SiH 4 gas, and the supply of N 2 gas were performed under the same conditions as when the WN film was formed. As a result, a WSi film having a thickness of 25 nm was formed on the WN film.
Next, a 500 nm Cu film was formed on the WSi film by sputtering, and a Cu wiring was formed by electrolytic plating.

図5(a)は、こうして形成されたCu配線の断面構造を撮像したSEM画像である。図5(a)に示されるように、WN膜とWSi膜とを形成した上でCu配線を形成した場合、該Cu配線中には空隙が形成されないことが認められた。   FIG. 5A is an SEM image obtained by imaging the cross-sectional structure of the Cu wiring thus formed. As shown in FIG. 5A, when the Cu wiring was formed after forming the WN film and the WSi film, it was recognized that no void was formed in the Cu wiring.

また、同じく8インチのシリコン基板に上記と同様のホールを形成した後、該シリコン基板を180℃に加熱した状態で、Hプラズマの供給と、SiHガスの供給とを該シリコン基板に対して行った後、ALD法を用いてWN膜のみを形成した。なお、シリコン基板の上面及びホールの内壁面には絶縁膜が形成されている。Hプラズマの供給、SiHガスの供給、及びWN膜の形成は、いずれも、上述と同様の条件にて行った。その後、500nmのCu膜をWN膜上にスパッタ法によって形成し、そして、Cu配線を電解めっきによって形成した。 Also, after forming holes similar to the above in the 8-inch silicon substrate, the silicon substrate is heated to 180 ° C., and the H 2 plasma and SiH 4 gas are supplied to the silicon substrate. After that, only the WN film was formed using the ALD method. An insulating film is formed on the upper surface of the silicon substrate and the inner wall surface of the hole. The supply of H 2 plasma, the supply of SiH 4 gas, and the formation of the WN film were all performed under the same conditions as described above. Thereafter, a 500 nm Cu film was formed on the WN film by sputtering, and a Cu wiring was formed by electrolytic plating.

図5(b)は、こうして形成されたCu配線の断面構造を撮像したSEM画像である。図5(b)に示されるように、WN膜のみを形成してCu配線を形成した場合、該Cu配線中には空隙が形成されることが認められた。   FIG. 5B is an SEM image obtained by imaging the cross-sectional structure of the Cu wiring thus formed. As shown in FIG. 5B, it was recognized that when only a WN film was formed to form a Cu wiring, a void was formed in the Cu wiring.

なお、シリコン基板に形成されたホールのアスペクト比が、上述より大きい場合や、シリコン基板上に形成されるWSi膜の厚さが、上述より小さい場合には、WN膜上にWSi膜を形成したとしても、Cu配線中に空隙が生じることもある。しかしながら、こうした場合であっても、WSi膜を形成せずにCu配線を形成したものと比較して、空隙が形成されにくく、Cu配線の埋め込み性が高められていることが認められた。また、Cu配線の形成対象が絶縁膜に形成されたホールや、半導体基板に形成されたホールであっても、上述と同様の結果が認められた。   When the aspect ratio of the hole formed in the silicon substrate is larger than the above, or when the thickness of the WSi film formed on the silicon substrate is smaller than the above, the WSi film is formed on the WN film. However, voids may occur in the Cu wiring. However, even in such a case, it was recognized that voids are less likely to be formed and the embeddability of the Cu wiring is improved as compared with the case where the Cu wiring is formed without forming the WSi film. Further, the same result as described above was observed even when the formation target of the Cu wiring was a hole formed in the insulating film or a hole formed in the semiconductor substrate.

[WN膜及びWSi膜の成膜速度]
WN膜及びWSi膜の各々を上述の条件にて形成したときの膜厚を測定した。なお、WN膜については、上記サイクルを4回繰り返したときの膜厚、8回繰り返したときの膜厚、及び、12回繰り返したときの膜厚を測定した。また、WSi膜については、上記サイクルを3回繰り返したときの膜厚、及び、12回繰り返したときの膜厚を測定した。
[Deposition rate of WN film and WSi film]
The film thickness when each of the WN film and the WSi film was formed under the above conditions was measured. In addition, about the WN film | membrane, the film thickness when repeating the said cycle 4 times, the film thickness when repeating 8 times, and the film thickness when repeating 12 times were measured. For the WSi film, the thickness when the above cycle was repeated 3 times and the thickness when the cycle was repeated 12 times were measured.

この測定結果を図6に示す。図6に示されるように、WN膜が、1サイクル当たり略0.4nmの膜厚で形成される一方、WSi膜は、1サイクル当たり略1nmの膜厚で形成されることが認められた。しかも、WN膜の形成時には、1サイクル当たりに要する時間が18秒である一方、WSi膜の形成時には、1サイクル当たりに要する時間が10秒であることから、1分当たりに形成される膜厚は、WN膜は1.2nmであり、WSi膜は5nmであることが認められた。   The measurement results are shown in FIG. As shown in FIG. 6, it was recognized that the WN film was formed with a film thickness of about 0.4 nm per cycle, while the WSi film was formed with a film thickness of about 1 nm per cycle. In addition, when the WN film is formed, the time required for one cycle is 18 seconds. On the other hand, when the WSi film is formed, the time required for one cycle is 10 seconds. The WN film was found to be 1.2 nm and the WSi film was found to be 5 nm.

このように、WN膜上にWSi膜を形成する場合、WN膜のみを形成する場合と比較して、シリコン基板上に形成する膜が2種類に増えるとはいえ、1サイクルを構成する工程数、1サイクルに要する時間、及び膜の形成に必要なガスの数を減らし、且つ、単位時間当たりの成膜速度を高くすることができる。したがって、シリコン基板上に形成する膜の種類を増加させても、形成方法が煩雑化すること、形成に要する時間が長くなること、及び形成にかかる費用が高くなることを抑えることが可能であると言える。   As described above, when the WSi film is formed on the WN film, the number of processes constituting one cycle is increased although the number of films formed on the silicon substrate is increased to two types as compared with the case of forming only the WN film. The time required for one cycle and the number of gases necessary for film formation can be reduced, and the film formation rate per unit time can be increased. Therefore, even when the number of types of films formed on the silicon substrate is increased, it is possible to suppress the complexity of the formation method, the time required for the formation, and the increase in the cost for the formation. It can be said.

以上説明したように、上記実施形態によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
(1)WN膜43が基板Sに形成された後、WN膜43よりも抵抗の小さいWSi膜44が、該WN膜43に積層される。そのため、電解めっきによって配線層46を形成するときには、WN膜43のみが形成されている場合と比較して、貫通孔42aの内壁面に電流が流れやすくなる。これにより、貫通孔42aの内壁面には、電流の流れない領域が生じにくくなることから、貫通孔42a内に形成された配線層46中に、空隙が生じにくくなる。つまり、電解めっきにより形成される配線層46の埋め込み性を高めることができる。
As described above, according to the embodiment, the effects listed below can be obtained.
(1) After the WN film 43 is formed on the substrate S, a WSi film 44 having a lower resistance than the WN film 43 is laminated on the WN film 43. For this reason, when the wiring layer 46 is formed by electrolytic plating, current flows more easily on the inner wall surface of the through hole 42a than when only the WN film 43 is formed. As a result, a region where no current flows is less likely to be generated on the inner wall surface of the through hole 42a, so that a void is less likely to occur in the wiring layer 46 formed in the through hole 42a. That is, the embedding property of the wiring layer 46 formed by electrolytic plating can be improved.

(2)WSi膜44上にCuからなるシード層45を形成するため、電解めっき時には、WN膜43、WSi膜44、及びシード層45に電流が流れることになる。そのため、配線層46中には、より空隙が形成されにくくなる。また、シード層45の下層としてWSi膜44が形成されているため、シード層45が貫通孔42aの内壁面の全体に形成されていない場合であっても、WSi44膜を介して電流が流れることとなり、配線層46には空隙が形成されにくくなる。そのため、WN膜43上に直接シード層45を形成する場合よりも、シード層45の膜厚を薄くすることも可能になる。   (2) Since the seed layer 45 made of Cu is formed on the WSi film 44, current flows through the WN film 43, the WSi film 44, and the seed layer 45 during electroplating. As a result, voids are less likely to be formed in the wiring layer 46. In addition, since the WSi film 44 is formed as a lower layer of the seed layer 45, current flows through the WSi 44 film even when the seed layer 45 is not formed on the entire inner wall surface of the through hole 42a. As a result, voids are hardly formed in the wiring layer 46. Therefore, the seed layer 45 can be made thinner than when the seed layer 45 is formed directly on the WN film 43.

(3)WN膜43及びWSi膜44をALD法によって形成する。そのため、WN膜43及びWSi膜44を例えばスパッタ法等で形成する場合と比較して、これらの膜が、貫通孔42aの内壁面全体により形成されやすくなる。それゆえに、電解めっきにより形成される配線層46の埋め込み性を高めることができる。   (3) The WN film 43 and the WSi film 44 are formed by the ALD method. Therefore, compared with the case where the WN film 43 and the WSi film 44 are formed by, for example, sputtering, these films are more easily formed by the entire inner wall surface of the through hole 42a. Therefore, the embedding property of the wiring layer 46 formed by electrolytic plating can be improved.

(4)WN膜43と、WSi膜44とを、基板S上にて数原子層ずつ形成するALD法を用いて形成するようにしている。この場合、WSi膜44は、WN膜43の形成工程から、第2原料ガス供給工程及び窒化ガス供給工程を除いた工程の繰り返しによって形成される。そのため、WN膜43上に積層されたWSi膜44によれば、配線層46の埋め込み性を高めることができる上、より少ない工程にて数原子層の形成を行うことができる。   (4) The WN film 43 and the WSi film 44 are formed using the ALD method in which several atomic layers are formed on the substrate S. In this case, the WSi film 44 is formed by repeating the process of forming the WN film 43, excluding the second source gas supply process and the nitriding gas supply process. Therefore, according to the WSi film 44 laminated on the WN film 43, the embedding property of the wiring layer 46 can be improved, and several atomic layers can be formed with fewer steps.

なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・WSi膜44の下層には、WN膜43に限らず、窒化金属膜であるTiN膜及びTaN膜のいずれかを形成するようにしてもよい。こうした構成であっても、上記(1)〜(4)に準じた効果を得ることができる。
In addition, the said embodiment can also be suitably changed and implemented as follows.
In the lower layer of the WSi film 44, not only the WN film 43 but also a TiN film or a TaN film that is a metal nitride film may be formed. Even if it is such a structure, the effect according to said (1)-(4) can be acquired.

・WSi膜44上にシード層45を形成しなくともよい。こうした構成であっても、上記(1)、(3)、(4)に準ずる効果を得ることができる。このようにシード層45を形成せずに配線層46を形成した場合であっても、WSi膜44が形成されている以上、WN膜43上に配線層46を形成する場合よりも、配線層46の埋め込み性が高められる。   The seed layer 45 may not be formed on the WSi film 44. Even if it is such a structure, the effect according to said (1), (3), (4) can be acquired. Even when the wiring layer 46 is formed without forming the seed layer 45 in this way, the wiring layer is formed more than when the wiring layer 46 is formed on the WN film 43 as long as the WSi film 44 is formed. The embeddability of 46 is improved.

・WN膜43及びWSi膜44は、CVD法によって形成するようにしてもよい。こうした構成であっても、上記(1)、(2)に準じた効果を得ることができる。
・WN膜43及びWSi膜44は、CVD法及びALD法以外の成膜方法、例えばスパッタ法によって形成されるようにしてもよい。こうした構成であっても、同一の形成方法によってWN膜43のみが形成される場合と比較すれば、WSi膜44が形成されている分、配線層46の埋め込み性は高められる。
The WN film 43 and the WSi film 44 may be formed by a CVD method. Even if it is such a structure, the effect according to said (1) and (2) can be acquired.
The WN film 43 and the WSi film 44 may be formed by a film forming method other than the CVD method and the ALD method, for example, a sputtering method. Even in such a configuration, as compared with the case where only the WN film 43 is formed by the same formation method, the embedding property of the wiring layer 46 is improved by the amount of the WSi film 44 formed.

・WN膜43の形成は、WFガスの供給、Nガスの供給、NHガスの供給、及びNガスの供給がこの順に繰り返されることによって行われるようにしてもよい。ただし、WFとNHとの反応には、WFとSiHとの反応、及びWFとNHとの反応よりも、より高い熱エネルギーが必要とされる。そのため、上記実施形態に記載の方法にてWN膜が形成される方が、基板Sの温度をより低温とすることが可能ではある。 The formation of the WN film 43 may be performed by repeating the supply of WF 6 gas, supply of N 2 gas, supply of NH 3 gas, and supply of N 2 gas in this order. However, the reaction between WF 6 and NH 3, the reaction between WF 6 and SiH 4, and than the reaction between WF 6 and NH 3, are required higher heat energy. Therefore, the temperature of the substrate S can be made lower when the WN film is formed by the method described in the above embodiment.

・WN膜43の形成は、WFガスの供給、Nガスの供給、SiHガスの供給、Nガスの供給、NHガスの供給、及びNガスの供給がこの順に繰り返されることによって行われるようにしてもよい。ただし、WFとSiHとの反応によって形成されたWをNHによって窒化するためには、上記実施形態に記載のW(NH)FによってWを窒化する場合よりも高い熱エネルギーが必要とされる。そのため、上記実施形態に記載の方法にてWN膜が形成された方が、基板Sの温度をより低温とすることが可能ではある。 The formation of the WN film 43 is such that the supply of WF 6 gas, supply of N 2 gas, supply of SiH 4 gas, supply of N 2 gas, supply of NH 3 gas, and supply of N 2 gas are repeated in this order. May be performed. However, in order to nitride W formed by the reaction between WF 6 and SiH 4 with NH 3 , the thermal energy is higher than when nitriding W with W (NH 2 ) F 5 described in the above embodiment. Needed. Therefore, the temperature of the substrate S can be made lower when the WN film is formed by the method described in the above embodiment.

・SiHガスの供給に先立ってHガスから生成されたプラズマが基板Sの表面に供給されるようにしたが、Hプラズマの供給を割愛してもよい。また、Hプラズマの供給とSiHガスの供給との両方を割愛してもよい。 The plasma generated from the H 2 gas is supplied to the surface of the substrate S prior to the supply of the SiH 4 gas, but the supply of the H 2 plasma may be omitted. Further, both the supply of H 2 plasma and the supply of SiH 4 gas may be omitted.

・シランガス供給工程でのSiHガスの供給停止と、WFガスの供給開始とが同時に行われるようにしたが、SiHガスの供給が停止されてから所定の時間の後にWFガスの供給が開始されるようにしてもよい。 The supply stop of SiH 4 gas and the start of supply of WF 6 gas in the silane gas supply process are performed at the same time, but supply of WF 6 gas after a predetermined time after the supply of SiH 4 gas is stopped. May be started.

・マルチチャンバ型成膜装置10は、上記以外の処理チャンバを有していてもよいし、また、シード層形成チャンバを有していなくともよい。
・成膜チャンバ15とは別に前処理チャンバ14を有するようにしたが、成膜チャンバ15に高周波電源、Hガス供給部、あるいはArガス供給部を設けることによって、成膜チャンバにて上記前処理を行うようにしてもよい。この場合、前処理チャンバ14を割愛することができる。
The multi-chamber type film forming apparatus 10 may have a processing chamber other than the above, or may not have a seed layer forming chamber.
Although the pretreatment chamber 14 is provided separately from the film formation chamber 15, the film formation chamber 15 is provided with a high frequency power source, an H 2 gas supply unit, or an Ar gas supply unit, so that Processing may be performed. In this case, the pretreatment chamber 14 can be omitted.

・前処理チャンバ14では、周波数が13.56MHzの高周波電力を用いてHプラズマやArプラズマが形成されるようにしたが、これらガスからプラズマを生成することが可能であれば、高周波電力の周波数や、前処理チャンバ14の構成は、任意に変更可能である。 In the pretreatment chamber 14, H 2 plasma or Ar plasma is formed using high frequency power having a frequency of 13.56 MHz. However, if it is possible to generate plasma from these gases, the high frequency power The frequency and the configuration of the pretreatment chamber 14 can be arbitrarily changed.

・シード層形成チャンバ16は、スパッタ法に限らず、CVD法やスパッタ以外のPVD法等の成膜方法にてCu膜を形成するものであってもよい。CVD法にてCu膜を形成した場合、スパッタ法にてCu膜を形成する場合よりも、貫通孔42aの内壁面には均一にCu膜が形成されるようにはなる。しかしながら、CVD法を用いた場合であっても、貫通孔42aの底面と比較して、内壁面の底面付近にはCu膜が形成されにくいことから、上記WSi膜を形成することで、配線層46の埋め込み性が高められることになる。   The seed layer forming chamber 16 is not limited to the sputtering method, but may be a chamber for forming a Cu film by a film forming method such as a CVD method or a PVD method other than sputtering. When the Cu film is formed by the CVD method, the Cu film is more uniformly formed on the inner wall surface of the through hole 42a than when the Cu film is formed by the sputtering method. However, even when the CVD method is used, a Cu film is less likely to be formed near the bottom surface of the inner wall surface than the bottom surface of the through hole 42a. Therefore, by forming the WSi film, the wiring layer The embeddability of 46 is improved.

・成膜チャンバ15のシランガス供給部31と窒化ガス供給部32とは、各別の配管に接続される構成であってもよい。
・シランガス供給工程及び還元ガス供給工程で用いられるガスは、SiHガスに限らず、ジシラン(Si)ガス等、Si2n+2で表されるシランガスであればよい。
The silane gas supply unit 31 and the nitriding gas supply unit 32 of the film forming chamber 15 may be connected to different pipes.
The gas used in the silane gas supply step and the reducing gas supply step is not limited to SiH 4 gas, but may be silane gas represented by Si n H 2n + 2 , such as disilane (Si 2 H 6 ) gas.

・第1原料ガス供給工程、還元ガス供給工程、第2原料ガス供給工程、窒化ガス供給工程の後に行われる各種ガスの排気には、Nガスに限らず、他の不活性ガス、例えばArガスやヘリウムガスを用いるようにしてもよい。 The exhaust of various gases performed after the first source gas supply step, the reducing gas supply step, the second source gas supply step, and the nitridation gas supply step is not limited to N 2 gas, but other inert gases such as Ar Gas or helium gas may be used.

・原料ガス供給工程で用いられるガスは、WFガス以外のWを含むガス、例えば、六塩化タングステンや、WOF、WOF、WOCl、及びWOCl等のオキシハロゲン化タングステンであってもよい。 The gas used in the source gas supply process may be a gas containing W other than WF 6 gas, for example, tungsten hexachloride, tungsten oxyhalides such as WOF 2 , WOF 4 , WOCl 2 , and WOCl 4 Good.

・窒化ガス供給工程で用いられるガスは、NHガス以外のNを含むガス、例えば、ヒドラジンガス(N)、ヒドラジン中の水素が炭化水素基に置換されたヒドラジン誘導体のガスを用いるようにしてもよい。要は、Wを窒化することのできるガスであればよい。 As the gas used in the nitriding gas supply step, a gas containing N other than NH 3 gas, for example, hydrazine gas (N 2 H 4 ) or a hydrazine derivative gas in which hydrogen in hydrazine is substituted with a hydrocarbon group is used. You may do it. In short, any gas capable of nitriding W may be used.

・WN膜、WSi膜、及びWSiN膜を形成するときに、WFガス、SiHガス、あるいはNHガスが基板に供給された後に、Nガスによる排気がわれるようにしたが、不活性ガスが供給されることなく、排気部25のみによる真空槽21内の排気が行われるようにしてもよい。 -When WN film, WSi film, and WSiN film are formed, after WF 6 gas, SiH 4 gas, or NH 3 gas is supplied to the substrate, the N 2 gas is exhausted, but it is inactive Exhaust in the vacuum chamber 21 by only the exhaust part 25 may be performed without supplying gas.

・上記各工程におけるガスの供給流量、処理室内の圧力、処理時間等の条件は、WN膜の形成が可能な範囲で、任意に変更することができる。
・不活性ガス供給部33は、窒化ガス供給部32からNHガスが供給されているとき、及び原料ガス供給部35からWFガスが供給されているときに、真空槽21に対してNガスが供給されるようにしてもよい。これにより、NHガスやWFガスが、シランガス配管側に逆流することを抑えられる。
The conditions such as the gas supply flow rate, the pressure in the processing chamber, and the processing time in each of the above steps can be arbitrarily changed as long as the WN film can be formed.
The inert gas supply unit 33 is N with respect to the vacuum chamber 21 when NH 3 gas is supplied from the nitriding gas supply unit 32 and when WF 6 gas is supplied from the source gas supply unit 35. Two gases may be supplied. Thus, NH 3 gas and WF 6 gas is suppressed to flow back into silane gas pipe side.

・不活性ガス供給部34は、シランガス供給部31からSiHガスが供給されているとき、及び原料ガス供給部35からWFガスが供給されているときに、真空槽21に対してNガスが供給されるようにしてもよい。これにより、SiHガスやWFガスが、窒化ガス配管側に逆流することを抑えられる。 The inert gas supply unit 34 is N 2 with respect to the vacuum chamber 21 when SiH 4 gas is supplied from the silane gas supply unit 31 and when WF 6 gas is supplied from the source gas supply unit 35. Gas may be supplied. Thus, SiH 4 gas and WF 6 gas is suppressed to flow back into the nitriding gas pipe side.

・不活性ガス供給部36は、シランガス供給部31からSiHガスが供給されているとき、及び窒化ガス供給部32からNHガスが供給されているときに、真空槽21に対してNガスが供給されるようにしてもよい。これにより、SiHガス及びNHガスが、フッ素系ガス配管GL2側に逆流することを抑えられる。 The inert gas supply unit 36 is N 2 with respect to the vacuum chamber 21 when SiH 4 gas is supplied from the silane gas supply unit 31 and when NH 3 gas is supplied from the nitriding gas supply unit 32. Gas may be supplied. Thus, SiH 4 gas and NH 3 gas is suppressed to flow back into the fluorine-based gas pipe GL2 side.

・基板Sの有する絶縁膜はシリコン酸化膜に限らず、シリコン窒化膜、及び金属ホウ素酸化物であってもよい。なお、金属ホウ素酸化物としては、ZrBO、TaBO、TiBO、及びHfBO等が挙げられる。   The insulating film included in the substrate S is not limited to a silicon oxide film, and may be a silicon nitride film and a metal boron oxide. Examples of the metal boron oxide include ZrBO, TaBO, TiBO, and HfBO.

・基板Sを構成する半導体基板は、上記シリコン基板以外の半導体基板であってもよい。   The semiconductor substrate constituting the substrate S may be a semiconductor substrate other than the silicon substrate.

10…マルチチャンバ型成膜装置、11…搬送チャンバ、11a…搬送ロボット、12a…搬入チャンバ、13…搬出チャンバ、14…前処理チャンバ、15…成膜チャンバ、16…シード層チャンバ、21…真空槽、21a…底壁、21b…上壁、22…基板ステージ、23…ヒータ、24…ヒータ電源、25…排気部、26…シャワープレート、26a…開口部、31…シランガス供給部、32…窒化ガス供給部、33,34,36…不活性ガス供給部、35…原料ガス供給部、41,51…半導体基板、42,52…絶縁膜、42a,52a…貫通孔、43,53…WN膜、44…WSi膜、45,54…シード層、46,55…配線層、GL1…水素系ガス配管、GL2…フッ素系ガス配管、P1…排気ポート、P2…ガス供給ポート、S…基板。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Multi-chamber type film-forming apparatus, 11 ... Transfer chamber, 11a ... Transfer robot, 12a ... Loading chamber, 13 ... Unloading chamber, 14 ... Pretreatment chamber, 15 ... Film-forming chamber, 16 ... Seed layer chamber, 21 ... Vacuum Tank, 21a ... Bottom wall, 21b ... Upper wall, 22 ... Substrate stage, 23 ... Heater, 24 ... Heater power supply, 25 ... Exhaust part, 26 ... Shower plate, 26a ... Opening part, 31 ... Silane gas supply part, 32 ... Nitriding Gas supply unit 33, 34, 36 ... inert gas supply unit, 35 ... source gas supply unit, 41, 51 ... semiconductor substrate, 42, 52 ... insulating film, 42a, 52a ... through hole, 43, 53 ... WN film 44 ... WSi film, 45, 54 ... seed layer, 46,55 ... wiring layer, GL1 ... hydrogen gas pipe, GL2 ... fluorine gas pipe, P1 ... exhaust port, P2 ... gas supply port , S ... substrate.

Claims (4)

タンタル、チタン、及びタングステンのいずれかの窒化物からなる窒化金属膜が凹部を有する基板に形成される窒化金属膜形成工程と、
ケイ化タングステン膜が前記窒化金属膜に積層されるケイ化タングステン膜形成工程と、
前記窒化金属膜と、前記ケイ化タングステン膜とが形成された前記凹部内に、銅からなる配線層が電解めっきによって形成される配線形成工程とを備える
配線構造の形成方法。
A metal nitride film forming step in which a metal nitride film made of a nitride of tantalum, titanium, and tungsten is formed on a substrate having a recess;
A tungsten silicide film forming step in which a tungsten silicide film is laminated on the metal nitride film;
A wiring structure forming method comprising: a wiring forming step in which a wiring layer made of copper is formed by electrolytic plating in the recess in which the metal nitride film and the tungsten silicide film are formed.
前記ケイ化タングステン膜形成工程と、前記配線形成工程との間に、
銅からなるシード層が前記ケイ化タングステン膜上に形成されるシード層形成工程を更に備える
請求項1に記載の配線構造の形成方法。
Between the tungsten silicide film forming step and the wiring forming step,
The method for forming a wiring structure according to claim 1, further comprising a seed layer forming step in which a seed layer made of copper is formed on the tungsten silicide film.
前記窒化金属膜形成工程、及び前記ケイ化タングステン膜形成工程では、
前記窒化金属膜及び前記ケイ化タングステン膜がCVD法及びALD法のいずれかによって形成される
請求項1又は2に記載の配線構造の形成方法。
In the metal nitride film forming step and the tungsten silicide film forming step,
The method for forming a wiring structure according to claim 1, wherein the metal nitride film and the tungsten silicide film are formed by one of a CVD method and an ALD method.
前記窒化金属膜形成工程、及び前記ケイ化タングステン膜形成工程では、前記窒化金属膜及び前記ケイ化タングステン膜が前記ALD法によって形成され、
前記窒化金属膜形成工程では、
タングステンを含む原料ガスが前記基板に供給される第1原料ガス供給工程と、
前記原料ガスを還元する還元ガスが前記基板に供給される還元ガス供給工程と、
前記原料ガスが前記基板に供給される第2原料ガス供給工程と、
タングステンを窒化する窒化ガスが前記基板に供給される窒化ガス供給工程とが、この順に繰り返されることで窒化タングステン膜が形成され、
前記ケイ化タングステン膜形成工程では、
前記原料ガスが前記基板に供給される原料ガス供給工程と、
前記還元ガス供給工程とが、この順に繰り返される
請求項3に記載の配線構造の形成方法。
In the metal nitride film forming step and the tungsten silicide film forming step, the metal nitride film and the tungsten silicide film are formed by the ALD method,
In the metal nitride film forming step,
A first source gas supply step in which a source gas containing tungsten is supplied to the substrate;
A reducing gas supply step in which a reducing gas for reducing the source gas is supplied to the substrate;
A second source gas supply step in which the source gas is supplied to the substrate;
A nitriding gas supply step in which a nitriding gas for nitriding tungsten is supplied to the substrate is repeated in this order to form a tungsten nitride film,
In the tungsten silicide film forming step,
A source gas supply step in which the source gas is supplied to the substrate;
The method for forming a wiring structure according to claim 3, wherein the reducing gas supply step is repeated in this order.
JP2011270438A 2011-12-09 2011-12-09 Method for forming wiring structure Pending JP2013122970A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011270438A JP2013122970A (en) 2011-12-09 2011-12-09 Method for forming wiring structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011270438A JP2013122970A (en) 2011-12-09 2011-12-09 Method for forming wiring structure

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013122970A true JP2013122970A (en) 2013-06-20

Family

ID=48774784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011270438A Pending JP2013122970A (en) 2011-12-09 2011-12-09 Method for forming wiring structure

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013122970A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110797300A (en) * 2019-10-21 2020-02-14 长江存储科技有限责任公司 Filling method of metal tungsten
JP2021048210A (en) * 2019-09-18 2021-03-25 トヨタ自動車株式会社 Manufacturing method of wiring board and the wiring board

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004061154A1 (en) * 2002-12-27 2004-07-22 Ulvac Inc. Method for forming tungsten nitride film
WO2005101473A1 (en) * 2004-04-12 2005-10-27 Ulvac, Inc. Method of forming barrier film and method of forming electrode film
JP2007523994A (en) * 2003-06-18 2007-08-23 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Atomic layer deposition of barrier materials

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004061154A1 (en) * 2002-12-27 2004-07-22 Ulvac Inc. Method for forming tungsten nitride film
JP2007523994A (en) * 2003-06-18 2007-08-23 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Atomic layer deposition of barrier materials
WO2005101473A1 (en) * 2004-04-12 2005-10-27 Ulvac, Inc. Method of forming barrier film and method of forming electrode film

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021048210A (en) * 2019-09-18 2021-03-25 トヨタ自動車株式会社 Manufacturing method of wiring board and the wiring board
JP7238712B2 (en) 2019-09-18 2023-03-14 トヨタ自動車株式会社 Wiring board manufacturing method and wiring board
CN110797300A (en) * 2019-10-21 2020-02-14 长江存储科技有限责任公司 Filling method of metal tungsten

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102470903B1 (en) Enhanced cobalt resistance and gap filling performance by ruthenium doping
US7785658B2 (en) Method for forming metal wiring structure
TWI520268B (en) High temperature tungsten metallization process
TWI604081B (en) Methods and apparatus for improving tungsten contact resistance in small critical dimension features
JP4974676B2 (en) Formation method of barrier film
US5478780A (en) Method and apparatus for producing conductive layers or structures for VLSI circuits
US7615486B2 (en) Apparatus and method for integrated surface treatment and deposition for copper interconnect
US6475912B1 (en) Semiconductor device and method and apparatus for fabricating the same while minimizing operating failures and optimizing yield
CN1906325A (en) Method and apparatus for forming a metal layer
US20080085611A1 (en) Deposition and densification process for titanium nitride barrier layers
KR20100114856A (en) Methods for depositing ultra thin low resistivity tungsten film for small critical dimension contacts and interconnects
CN107424955B (en) Manganese barrier and adhesion layers for cobalt
KR101094125B1 (en) Methods and systems for low interfacial oxide contact between barrier and copper metallization
US20080260967A1 (en) Apparatus and method for integrated surface treatment and film deposition
JP5925476B2 (en) Method for forming tungsten compound film
KR101817833B1 (en) Tungsten film forming method
JP2013122970A (en) Method for forming wiring structure
US20070082130A1 (en) Method for foming metal wiring structure
JP4931170B2 (en) Method for forming tantalum nitride film
TWI410517B (en) Method for forming tantalum nitride film
WO2011162255A1 (en) Process for production of barrier film, and process for production of metal wiring film
US7282158B2 (en) Method of processing a workpiece
JP2013058565A (en) Method and device for forming barrier metal layer
TWI397952B (en) Method for forming tantalum nitride film
JP2013122069A (en) Method and apparatus for forming tungsten nitride film

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20141006

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150819

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150825

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20160105