JP2844693B2 - 高融点金属膜の形成方法 - Google Patents

高融点金属膜の形成方法

Info

Publication number
JP2844693B2
JP2844693B2 JP18141489A JP18141489A JP2844693B2 JP 2844693 B2 JP2844693 B2 JP 2844693B2 JP 18141489 A JP18141489 A JP 18141489A JP 18141489 A JP18141489 A JP 18141489A JP 2844693 B2 JP2844693 B2 JP 2844693B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
gas
metal film
melting point
point metal
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP18141489A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0347965A (ja
Inventor
淳一 佐藤
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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 Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP18141489A priority Critical patent/JP2844693B2/ja
Publication of JPH0347965A publication Critical patent/JPH0347965A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2844693B2 publication Critical patent/JP2844693B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、高融点金属膜の形成方法に関し、更に詳し
くは、基体上に例えばタングステン等の高融点金属膜を
CVDにより形成する方法に関する。
[発明の概要] この発明は、高融点金属膜の形成方法において、基体
上にCVD法により高融点金属膜を形成するに際し、はじ
めに高融点金属を元素として含む原料ガス、シランガス
を用いてCVDを行なう第1工程ののちに、高融点金属を
元素として含む原料ガスおよび水素を含み、シランガス
を含まないガスを用いてCVDを行なう第2工程を実施す
ることにより、 高融点金属膜と下地層である基体との密着性を改善
し、しかも膜質を改善させた高融点金属膜の形成方法を
提供するものである。
また、基体表面にプリエッチを行ったのちに上記高融
点金属膜を形成することにより、該プリエッチにより基
体の表面積を大きくし、且つ核成長サイトを増やして、
高融点金属膜の密着性が向上するようにしている。
[従来の技術] 従来から半導体デバイスの高集積化が進むなかで、化
学気相成長法(以下CVD法と略称する)は層間膜の平坦
化の需要に応え得る技術手段として注目されている。
特にECRプラズマCVD法は、低圧で高密度プラズマを形
成出来るため、高速で膜成長が可能であり、しかもウエ
ハにREバイアスを印加することにより、同一の装置内
で、余分な膜をエッチング除去することが可能である。
しかも、低温プラズマを用いるため、低温成長が可能で
あるという特長がある。
従来、半導体基体上にタングステン等の高融点金属膜
を形成する方法として、ECRプラズマCVD法による形成方
法が行われている。この形成方法は、反応ガスとして、
六フッ化タングステン(WF6)ガスと水素(H2)ガスを
用いて基体上にタングステン膜を成長させるものである
が、形成されたタングステン膜とSiO2との密着性が悪く
なるため、反応ガスにシランガス(SiH4)を添加した技
術が知られている(‘89春応物第721頁,3p−ZF−1)。
また、特開昭59−47728号公報には、イオン源をECR放
電にしたという技術が開示されている。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、このような従来の方法にあっては、反
応ガスにシランガス(SiH4)を添加することに起因して
純粋なタングステンの膜にならずにタングステンシリサ
イド(WSix)の膜が形成されてしまい、抵抗値が高くな
るという問題点があった。また、シランガス(SiH4)が
分解し易いため、形成された膜中に水素(H)の含有量
が多くなるという問題点や、気相での反応が起り易く、
ステップカバレッジが悪くなる問題点があった。
また、イオン源をECRプラズマ放電にした従来技術に
あっては、SiO2との密着性は改善されるものの、スパッ
タ膜がアルゴン(Ar)を吸蔵したり、抵抗値の上昇を来
してしまうという問題点があった。
かかる不都合を解消するために、ECRプラズマCVD法で
もウエハを加熱して成膜することが提案されているが、
筒便なシステムで済むランプ加熱を行なった場合、ウエ
ハにタングステンなどの高融点金属膜が成長するにつれ
て、該膜が付いたウエハとウエハ周囲のサセプタからの
熱輻射が異なり、周辺とウエハ上では温度が異なるた
め、ガスの熱分解反応に分布が生じ、ひいては膜質,膜
厚にバラツキが生じる問題点があった。この問題はシラ
ンガス(SiH4)を添加したプロセスで特に顕著である。
本発明は、このような従来の問題点に着目して創案さ
れたものであって、下地層がSiO2膜であっても密着性が
高く、膜質の良好な高融点金属膜の形成方法を得ること
を目的とするものである。
[課題を解決するための手段] そこで本発明は、基体上にCVD法により高融点金属膜
を形成するに際し、はじめに高融点金属を元素として含
む原料ガス、シランガスを用いてCVDを行なう第1工程
ののちに、高融点金属を元素として含む原料ガスおよび
水素を含み、シランガスを含まないガスを用いてCVDを
行なう第2工程を実施することを解決手段としている。
実施に際して、基体表面にプリエッチを行ったのちに
上記高融点金属膜を形成する。
[作用] 本発明によれば、第1工程で高融点金属を元素として
含む原料ガスとシランガスを用いて形成された薄膜が下
地層(基体側)との密着を確保し、第2工程で原料ガス
および水素を含み、シランガスを含まないガスを用いて
形成された薄膜は、水素ガスを用いたことによって純粋
な高融点金属膜となり、抵抗値の小さい金属膜が得られ
る。
又、基体表面にプリエッチを行ったのちに上記高融点
金属膜を形成することにより、このプリエッチにより基
体の表面積が大きくなり、且つ核成長サイトが増えて高
融点金属膜の密着性が向上するという作用が得られる。
[実施例] 以下、本発明に係る高融点金属膜の形成方法の詳細を
図面に示す実施例に基づいて説明する。
先ず、実施例においては、第2図に示すようなバイア
スECRプラズマCVD装置を用いる。
このバイアスECRプラズマCVD装置は、ウエハ1を保持
するサセプタ2が内部に配設された反応室3と、この反
応室3の上部に設けられたプラズマ生成室4と、このプ
ラズマ生成室4の回りに設けられた磁気コイル5とから
大略構成されている。同図中、6は石英ガラス板で形成
されたマイクロ波導入窓であり、このマイクロ波導入窓
6を介して矩形導波管7よりプラズマ生成室4へマイク
ロ波を導いている。なお、マイクロ波のマイクロ波源
(図示省略)としては、例えば、周波数2.45GHzのマグ
ネトロンを用いることができる。
また、プラズマ生成室4において、マイクロ波導入窓
6と対向する他端にはプラズマ引出し窓8を設け、この
ラズマ引出し窓8を介して生成されたプラズマからプラ
ズマ流9を引出して、ウエハ1を載置したサセプタ2上
に導く。
反応室3は、排気系に接続されており、排気系として
は、例えば図示しない排気容量調整バルブ,ポンプ等に
より構成されている。また、プラズマ生成室4は、マイ
クロ波の電界強度を高め、マイクロ波放電の効率を高め
るように、マイクロ波空胴共振器の条件となっている。
なお、図中、10,11a,12はガス供給管を、11bはガス排出
管を示している。
(第1実施例) 第1図A及び第1図Bは、本発明の第1実施例を示し
ている。
本実施例では、先ず第1工程として基体としてのシリ
コン基板13の表面に第1次タングステン薄膜14を膜厚50
0Å程度に形成する。この第1次タングステン薄膜14の
成膜条件は、反応ガスとして六フッ化タングステン(WF
6)を20SCCM,シランガス(SiH4)を30SCCM,水素(H2
を100SCCM,アルゴン(Ar)を50SCCMの流量比で用い、マ
イクロ波出力を800W,圧力を5×10-3Torrに設定した。
この場合、プラズマ生成室4側へは、アルゴンのみを、
他のガスは反応室3側へ流すようにする。
かかる第1次タングステン薄膜14の形成においては、
シランガス(SiH4)を添加して用いるため、六フッ化タ
ングステン(WF6)とシランガス(SiH4)の解離が進ん
で、実際にはタングステンというより、WxSiyのシリサ
イド化合物として成長する。このように、薄膜中にSiが
入ってシリサイド化するため、タングステンのみからな
る薄膜に比べ下地層に対しての密着性が高い状態として
成長する。
即ち、第1次タングステン薄膜14は、後述する第2工
程による第2次タングステン薄膜15とシリコン基板13と
の間に介在して接着層として働く。
次に、第2工程として、ガス条件を六フッ化タングス
テン(WF6)を20SCCM、水素(H2)を30SCCM、アルゴン
(Ar)を50SCCMとし、マイクロ波出力を800W、圧力を5
×10-3Torrに設定して、上記第1次タングステン薄膜14
上に第2次タングステン薄膜15を例えば膜厚2500Åで形
成する。
この第2次タングステン薄膜15の形成に際しては、反
応ガスとしてシランガス(SiH4)を用いず、水素(H2
を用いているため、薄膜はタングステンのみから形成さ
れ、抵抗値が上がることはない。
このように本実施例によれば、第1工程と第2工程と
の2段階の成膜工程を備えたことにより、薄膜の密着性
と低抵抗性という両方の特性を満たすことができる。
なお、本実施例に用いたシランガス(SiH4)として、
塩化シラン等の各種シラン化合物に変更してもよい。
(第2実施例) 本実施例は、シリコン基板上に高融点金属であるタン
グステン膜を形成するに際し、その成膜条件を下記の通
りとした。
六フッ化タングステン(WF6):20SCCM 塩化シラン(SiH2Cl2)*30SCCM 水素(H2):100SCCM アルゴン(Ar):50SCCM マイクロ波出力:800W 圧力:5×10-3Torr また、成膜に際してシリコン基板は、300℃に加熱を
行った。尚、ECRプラズマCVD法を行うに際し、上記第1
実施例と同様の装置を用いる。
本実施例によれば、反応ガスとしてシランガス(Si
H4)を用いて形成した膜に比較して水素(H2)含有量は
少なく、気相反応に抑えることができるため、良好なス
テップカバレッジを得ることができる。
また、本実施例においては、塩化シラン(SiH2Cl2
を反応ガスに用いたが、フッ化シラン(SiH2F2)等の他
のハロゲン化シランを用いてもよい。
以上、実施例について説明したが、この他に高融点金
属膜がシリコン基板に対して密着性を有するようにする
手段として、高融点金属膜を堆積させる前に、基体表面
にRFバイアスを印加し、アルゴン(Ar)などの希ガスを
用いて該基体表面のプリエッチを行なってもよい。この
プリエッチにより、表面積が大きくなるとともに核成長
サイトが増えるため、高融点金属膜の密着性が向上す
る。
かかるプリエッチは、バイアスECRプラズマCVD装置を
用いて行われ、その条件としては、例えば、アルゴンガ
スを50SCCMの流量、マイクロ波出力を800W、RFバイアス
を300W、圧力を5×10-3Torrに設定して、1〜3分間程
度のエッチングを行えばよい。
次に、六フッ化タングステン(WF6)を10SCCM、水素
(H2)を40SCCM、アルゴン(Ar)を30SCCM、マイクロ波
出力を800W、RFバイアスを0W、圧力を5×10-3Torrの成
膜条件でタングステン膜を、前工程でプリエッチを行な
った基体表面上に成膜すればよい。
尚、本例においては、RFバイアスを印加してプリエッ
チしたが、発散磁界のみを用いてのプリエッチも可能で
ある。
また、上記した第2実施例においては、成膜に際して
シリコン基板の加熱を行なっているが、通常用いられる
ランプ加熱に代えて第3図に示すような加熱手段を用い
ることにより高融点金属膜の膜質、膜厚のバラツキを防
止することが可能となる。
即ち、第3図に示す加熱手段は、サセプタ2のウエハ
1を載置するウエハ載置面2aの下方のサセプタ2内にガ
スを通す中空部2bが形成されて成るものであり、この中
空部2bに供給されるガスは、別途ヒータ等により予め一
定温度に加熱されるようになっている。なお、中空部2b
はウエハ1全面を略均一に加熱し得るように複数又は連
続的に配設されている。
このように、サセプタ2を一定温度に加熱させたこと
により、ウエハ1への熱供給はサセプタからの熱伝導の
みとなりウエハ1上では温度が均一となる。このため、
ウエハ1表面での反応ガスの熱分解反応の分布が均一と
なり、膜質,膜厚の均一化をはかることが可能である。
また、第4図及び第5図は、他の加熱手段を示す断面
図である。
この加熱手段は、半円筒形状の遮光板21内に加熱用ラ
ンプ20を配設し、この遮光板21を回転させることによ
り、下方に設けた螺線状のガス管加熱部22aとウエハ1
裏面との加熱に切り換えられるようになっている。図中
22は、ガス供給管であり、サセプタ2で保持されたウエ
ハ1の裏面下方に管末端側が配位され、ウエハ1に臨む
ように開孔22b〜22bが開設されている。第4図は、加熱
用ランプ20がガス管加熱部22aに対向した状態を示して
おり、高融点金属膜を堆積させるときの状態である。こ
の状態においては、開孔22bから吐出されるガスはウエ
ハ1を均一に加熱するため、堆積膜の膜質,膜厚を均一
にすることができる。
また、第5図は、加熱用ランプ20がウエハ1裏面に対
向した状態を示しており、成膜後のアニール処理が可能
となり、ランプを有効に使うことができる。
尚、ウエハを均一に加熱する手段としては、この他に
各種の設計変更が可能である。
上記した各実施例においては、高融点金属としてタン
グステンに適用して説明したが、他の高融点金属を適用
しても勿論よい。
[発明の効果] 以上の説明から明らかなように、本発明に係る高融点
金属膜の形成方法によれば、基体上に高融点金属膜を形
成する際に、第1工程として高融点金属を元素として含
む原料ガス、シランガスを用いてCVDを行ない、第2工
程として高融点金属を元素として含む原料ガスおよび水
素を含み、シランガスを含まないガスを用いてCVDを行
なうことにより、第1工程で形成された薄膜の基体との
密着性が高く確保され、第2工程で形成された薄膜は、
水素ガスの存在により抵抗値の小さな純粋の高融点金属
膜となり、その結果、基体に対する高融点金属膜の密着
性の確保と、低抵抗性という両方の特性を満たす効果が
得られる。
更に基体表面にプリエッチを行った後に上記高融点金
属膜を形成することにより、プリエッチにより基体の表
面積が大きくなるとともに核成長サイトが増えて高融点
金属膜の密着性が向上するという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図A及び第1図Bは本発明に係る高融点金属膜の形
成方法の第1実施例を示す断面図、第2図はECRプラズ
マCVD装置の断面図、第3図はサセプタの断面図、第4
図及び第5図は加熱手段を示す断面図である。 13……シリコン基板、14……第1次タングステン薄膜、
15……第2次タングステン薄膜。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基体上にCVD法により高融点金属膜を形成
    するに際し、はじめに高融点金属を元素として含む原料
    ガス、シランガスを用いてCVDを行う第1工程ののち
    に、高融点金属を元素として含む原料ガスおよび水素を
    含み、シランガスを含まないガスを用いてCVDを行う第
    2工程を有することを特徴とする高融点金属膜の形成方
    法。
  2. 【請求項2】該基体表面にプリエッチを行ったのちに上
    記高融点金属膜を形成することを特徴とする請求項1に
    記載の高融点金属膜の形成方法。
JP18141489A 1989-07-13 1989-07-13 高融点金属膜の形成方法 Expired - Lifetime JP2844693B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18141489A JP2844693B2 (ja) 1989-07-13 1989-07-13 高融点金属膜の形成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18141489A JP2844693B2 (ja) 1989-07-13 1989-07-13 高融点金属膜の形成方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0347965A JPH0347965A (ja) 1991-02-28
JP2844693B2 true JP2844693B2 (ja) 1999-01-06

Family

ID=16100348

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP18141489A Expired - Lifetime JP2844693B2 (ja) 1989-07-13 1989-07-13 高融点金属膜の形成方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2844693B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR950010854B1 (ko) * 1992-10-30 1995-09-25 현대전자산업주식회사 텅스텐 플러그 형성방법
US6387445B1 (en) 1999-01-13 2002-05-14 Tokyo Electron Limited Tungsten layer forming method and laminate structure of tungsten layer
US6284636B1 (en) * 2000-01-21 2001-09-04 Advanced Micro Devices, Inc. Tungsten gate method and apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0347965A (ja) 1991-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6037263A (en) Plasma enhanced CVD deposition of tungsten and tungsten compounds
JP3221025B2 (ja) プラズマプロセス装置
EP0095887B2 (en) Apparatus for plasma chemical vapour deposition
KR100462097B1 (ko) 질화티탄막의 형성 방법 및 당해 방법으로 제조된 생성물
US6143128A (en) Apparatus for preparing and metallizing high aspect ratio silicon semiconductor device contacts to reduce the resistivity thereof
JP2939500B2 (ja) 選択cvd法
US6872429B1 (en) Deposition of tungsten nitride using plasma pretreatment in a chemical vapor deposition chamber
US20120237693A1 (en) In-situ clean process for metal deposition chambers
JP2001524261A (ja) 窒化チタン基体へのタングステンの化学蒸着
WO1999063590A9 (en) A method for treating a deposited film for resistivity reduction
JPS6217026B2 (ja)
JP3851686B2 (ja) プラズマcvdによる薄膜形成方法
JPH03111571A (ja) 堆積膜形成法
JP3381774B2 (ja) CVD−Ti膜の成膜方法
JPH088232A (ja) プラズマ処理方法
EP0388957A2 (en) Process for depositing tantalum oxide film and chemical vapor deposition system used therefore
JP2844693B2 (ja) 高融点金属膜の形成方法
JP4319269B2 (ja) プラズマcvdによる薄膜形成方法
TW202540486A (zh) 電漿噴頭組件及減少缺陷的方法
JPH0639709B2 (ja) プラズマcvd装置
JP2001326192A (ja) 成膜方法及び装置
JP2803556B2 (ja) バリアメタル層の形成方法
JP3449736B2 (ja) メタルプラグの形成方法
JP3488498B2 (ja) 半導体装置における金属薄膜形成方法
JPH05121362A (ja) Ecrプラズマ処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 11

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091030

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 11

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091030