JP3415207B2 - Metal thin film forming method by a chemical vapor deposition - Google Patents

Metal thin film forming method by a chemical vapor deposition

Info

Publication number
JP3415207B2
JP3415207B2 JP18251893A JP18251893A JP3415207B2 JP 3415207 B2 JP3415207 B2 JP 3415207B2 JP 18251893 A JP18251893 A JP 18251893A JP 18251893 A JP18251893 A JP 18251893A JP 3415207 B2 JP3415207 B2 JP 3415207B2
Authority
JP
Grant status
Grant
Patent type
Prior art keywords
gas
substrate
thin film
vapor deposition
chemical vapor
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
JP18251893A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0689873A (en )
Inventor
宏比古 泉
Original Assignee
東京エレクトロン株式会社
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
Grant date

Links

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は半導体デバイスの製造の際に、基体上に金属薄膜を形成するための化学気相成長による金属薄膜形成方法に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] BACKGROUND OF THE INVENTION This invention is in the manufacture of semiconductor devices, and thin metal film forming method by chemical vapor deposition for forming a metal thin film on a substrate. 【0002】 【従来の技術】半導体デバイスの高集積化が進むに伴なって、絶縁膜に形成されるコンタクトホールやスルホールの径は極度に微細化されてきている。 [0002] become due to the increasing integration of semiconductor devices progresses, the diameter of contact hole or through hole formed in the insulating film have been extremely miniaturized. このような微細パターンの段差部の穴埋め、例えば基板上の絶縁膜中のコンタクトホールやスルホールへの高融点金属などの穴埋めの技術としては、化学気相成長法(以下、CVDと称する)が有効であることが知られている。 Filling of the stepped portion of such a fine pattern, for example, as a filling technique, such as high-melting metal into the contact hole or through hole in the insulating film on the substrate, chemical vapor deposition (hereinafter, referred to as CVD) is effective it is known to be. 【0003】金属の薄膜を基板上に堆積して段差部の穴埋めをする従来のCVDでは、原料ガスとして、例えばタングステンやモリブデン等のフッ化物を用い、この金属フッ化物を、還元剤となる還元性ガスである水素やシラン系ガスとの混合ガスとしてCVD装置に導入し、プラズマや紫外線等によりこの還元性ガスを励起させながら、この原料ガスと還元性ガスの還元反応を基板上で行い金属の薄膜を堆積している(特開昭63−65075 [0003] In the conventional CVD a thin film of metal to the filling of the stepped portion is deposited on the substrate, as a material gas, using, for example, tungsten or a fluoride such as molybdenum, the metal fluoride, a reducing agent reducing was introduced into the CVD apparatus a mixed gas of hydrogen and silane gas as a sex gas, while exciting the reducing gas by plasma or ultraviolet rays or the like, a metal performs a reduction reaction of the reducing gas and the raw material gas on the substrate It has a thin film deposition (JP-a-63-65075
号公報、特開昭64−233号公報)。 JP, Sho 64-233 JP). 【0004】しかし、化学気相成長法による基体上での薄膜の形成は、原料ガスと還元性ガスの選択によりほぼ決まっており、選択された原料ガスと還元性ガスの反応過程に依存して、ウェーハ基板や堆積した薄膜のエッチング反応がおこる。 However, formation of a thin film on a substrate by chemical vapor deposition is substantially determined by the selection of the raw material gas and the reducing gas, depending on the reaction process of the reducing gas with the chosen feed gas , etching reaction of thin film wafer substrate and deposition occurs. 例えば基板上へのタングステン薄膜の形成に当たっては、フッ化タングステンを金属タングステンに還元するための還元反応は、最終生成物として還元により基体上に堆積させる金属タングステンの外に、三フッ化シラン(SiHF 3 )を生成する反応が最も進行しやすい反応として伴なわれる。 For example, in forming a tungsten thin film on a substrate, the reduction reaction for reducing tungsten hexafluoride to metal tungsten by reduction as the final product out of the metal tungsten is deposited on a substrate, trifluoride silane (SiHF 3) to produce a reaction is accompanied most advanced easy reaction. そのため、水素を還元性ガスとして用いた場合には、反応温度として4 Therefore, in the case of using hydrogen as reducing gas, 4 reaction temperature
00〜500℃程度の温度が必要であり、この反応温度ではシリコン基板のエッチング反応が促進されたり、生成金属薄膜表面が荒れたりする。 00-500 requires a temperature of about ℃ is, or etching reaction of the silicon substrate is accelerated at the reaction temperature, or rough forming metal thin film surface. また、シラン系ガスを還元性ガスとして用いた場合には、低温で還元反応が進むが、膜中にシリコンが残り易く膜質の低下を招く。 Further, when the silane-based gas was used as the reducing gas, proceeds reduction reaction at a low temperature, leading to decrease in easy quality remain silicon in the film. 【0005】 【発明が解決しようとする課題】この様に、還元性ガスとして水素を用いた場合には反応に高温度を必要とするために、表面の荒れや基板の侵食等を起こし、これが漏洩電流や薄膜剥離の原因となっている。 [0005] [Problems that the Invention is to Solve Thus, in order to require high temperatures for the reaction in the case of using hydrogen as reducing gas, cause erosion or the like of the roughness and the surface of the substrate, which It has become a cause of the leakage current and the thin film peeling. 一方、シラン系のガスを用いた場合には膜中にシリコンが混入し、金属薄膜の高抵抗化や残留応力の原因になるという問題があった。 On the other hand, in the case of using a silane gas is silicon is mixed in the film, there is a problem that causes high resistance and residual stress of the metal thin film. 【0006】そこで、本発明の目的は、シリコンの不純物の混入のない低抵抗、低残留応力の金属薄膜で、基板の侵食を防止して漏洩電流を押さえ、膜表面の平坦性を向上した化学気相成長法による金属薄膜形成方法を提供することにある。 An object of the present invention, no contamination of the silicon impurities low resistance, a metal thin film of a low residual stress, pressing a leakage current by preventing erosion of the substrate, and improve the flatness of the film surface chemistry It is to provide a metal film forming method by vapor deposition. 【0007】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するための本発明は、化学気相成長法により金属薄膜を半導体デ [0007] The present invention SUMMARY OF THE INVENTION To achieve the above object, a semiconductor de metal thin film by chemical vapor deposition
バイス基板上に形成する方法において、原料ガスと還元性ガスを交互に不連続的に半導体デバイス基板上に導入して、一定温度で化学気相成長を行い、この化学気相成長を繰り返し行うことにより所要の膜厚の金属薄膜を A method of forming a device on a substrate, a raw material gas and the reducing gas is introduced into discontinuously semiconductor device substrate alternately performs chemical vapor deposition at a constant temperature, repeating the chemical vapor deposition half a metal thin film of desired film thickness by
導体デバイス基板上に形成することを特徴とする化学気相成長による金属薄膜形成方法である。 A metal thin film forming method by chemical vapor deposition, and forming the conductive device substrate. また、本発明 In addition, the present invention
は、化学気相成長法により金属薄膜を基体上に形成する It is formed on the substrate a thin metal film by chemical vapor deposition
方法において、原料ガスと還元性ガスを交互に不連続的 In the method, discontinuous feed gas and the reducing gas are alternately
に基体上に導入して、350〜500℃の一定温度で、 Was introduced on the substrate, at a constant temperature of 350~500 ℃,
減圧下において化学気相成長を行い、この化学気相成長 Performs a chemical vapor deposition under reduced pressure, the chemical vapor deposition
を繰り返し行うことにより所要の膜厚の金属薄膜を基体 Substrate a desired film thickness of the metal thin film by repeating the
上に形成することを特徴とする化学気相成長による金属 Metal by chemical vapor deposition, and forming the upper
薄膜形成方法である。 A thin film forming method. また、本発明は、化学気相成長法 In addition, the present invention, a chemical vapor deposition method
により金属薄膜を基体上に形成する方法において、原料 A metal thin film in a method of forming on a substrate by the raw material
ガスと、励起手段により形成した還元性ガスの励起種を Gas, the excited species of the reducing gas formed by the excitation means
交互に不連続的に基体上に導入して、一定温度で化学気 Alternately introduced into discontinuously on a substrate, chemical vapor at a constant temperature
相成長を行い、この化学気相成長を繰り返し行うことに The phases growth, to be carried out repeatedly this chemical vapor deposition
より所要の膜厚の金属薄膜を基体上に形成することを特 Japanese to be formed on the substrate more desired film thickness of the metal thin film
徴とする化学気相成長による金属薄膜形成方法である。 A metal thin film forming method by a chemical vapor deposition to symptoms.
また、本発明は、化学気相成長法により金属薄膜を半導 The present invention also semiconducting metal thin film by chemical vapor deposition
体デバイス基板上に形成する方法において、六フッ化タ A method of forming the body device substrate hexafluoride hardness
ングステンガスと水素ガスを交互に不連続的に基体上に Discontinuously onto the substrate alternately Ngusutengasu and hydrogen gas
導入して、一定温度で化学気相成長を行い、この化学気 Was introduced, it performs a chemical vapor deposition at a constant temperature, the chemical vapor
相成長を繰り返し行うことにより所要の膜厚の金属薄膜 Desired film thickness of the metal thin film by repeating the phase growth
を基体上に形成することを特徴とする化学気相成長によ In chemical vapor deposition and forming on a substrate a
る金属薄膜形成方法である。 Is that metal thin film forming method. 【0008】 【作用】本発明は、化学気相成長法により金属の薄膜を半導体デバイス基板などの基体上に形成する際に、原料ガスと還元性ガスとを交互に不連続的に基体上に導入し、原料ガス導入により基体上に吸着した原料ガスを、 [0008] DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention, a metal thin film by chemical vapor deposition in forming on a substrate such as a semiconductor device substrate, alternating with reducing gas and raw material gas discontinuously on a substrate introduced, the raw material gas adsorbed on the substrate by the material gas introduction,
次いで導入された還元性ガスで還元して、金属の薄膜を形成し、この工程を一定温度で繰り返し行って所要の膜厚の金属薄膜を基体上に形成するものである。 Then it reduced the introduced reducing gas to form a thin film of a metal, a metal thin film of the desired thickness by repeating this process at a constant temperature is to form on the substrate. 【0009】また、本発明では、還元性ガス導入時に、 [0009] In the present invention, when the reducing gas introduced,
還元性ガスを適切な励起手段により励起させて、水素ラジカル等の励起種として基体上に導入することにより、 The reducing gas by exciting the appropriate excitation means, by introducing on the substrate as excited species such as hydrogen radicals,
還元反応温度を低下でき、金属薄膜をより短時間で形成できる。 Can lower the reduction reaction temperature can form a metal thin film in a shorter time. 【0010】これは、例えば水素ガスを還元性ガスとして、例えば電子サイクロトロン共鳴により形成されるプラズマや、紫外線により励起させ、水素ラジカルの励起種として導入して、基体表面に吸着した例えば六フッ化タングステンの原料ガスが還元して、薄膜状の金属タングステンを形成する。 [0010] This is, for example hydrogen gas as a reducing gas, for example, plasma or formed by electron cyclotron resonance, excited by ultraviolet light, introduced as excited species of hydrogen radicals, for example hexafluoride adsorbed on the substrate surface source gas tungsten is reduced to form a thin film of metallic tungsten. この場合、基体温度は原料ガスの吸着状態にのみ影響し、還元反応自体には影響することがないため、基体温度は反応性ガスを励起させないときより低くなる。 In this case, the substrate temperature is only affects the adsorption state of the raw material gas, there is no affect on the reduction reaction itself, the substrate temperature is lower than when not excite the reactive gas. 基体温度が低いため、原料ガスによるシリコン基板等の基体の侵食と、膜表面の荒れ防止をさらによくする。 Since the substrate temperature is low, further improve the erosion of the base body such as a silicon substrate by the material gas, the roughening prevention of the film surface. 【0011】本発明で用いる基体とは、半導体集積回路製造用のシリコンや化合物半導体などのウェーハ基板、 [0011] substrate and the used in the present invention, silicon or compound semiconductor wafer substrate, such as a semiconductor integrated circuit fabrication,
液晶表示装置やプラズマ表示装置などに用いられるガラス基板およびその他の半導体デバイス製造用基板などの基体であり、特にその表面に絶縁膜を設けた基板、特にコンタクトホールやスルホールのごとき段差部のあるもので、その段差部を金属で埋め込む必要のあるものである。 A substrate such as a glass substrate, and other semiconductor device manufacturing substrate for use in a liquid crystal display device or a plasma display device, in particular a substrate provided with an insulating film on the surface, those of particular such step portion of the contact hole and through hole in, those that need to embed the stepped portion in the metal. 【0012】本発明で用いる原料ガスは、金属ハロゲン化物、例えば六フッ化タングステン、四塩化チタンおよび有機金属化合物、例えばトリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウムなどの一種である、また、本発明で用いる還元性ガスは、上記原料ガスを還元することができるガスで、例えば水素、ヒドラジン、ホスフィン、 [0012] raw material gas used in the present invention may contain metal halides such as tungsten hexafluoride, titanium tetrachloride and an organic metal compound, such as trimethyl aluminum, which is a kind of such triethylaluminum, also reducing gas used in the present invention is a gas capable of reducing the raw material gas, such as hydrogen, hydrazine, phosphine,
ジボランなどの一種であり、還元性ガスとしてのシラン系ガスは膜中にシリコンが混入するので、本発明では用いない。 A type, such as diborane, silane gas as the reducing gas because silicon is mixed in the film, not used in the present invention. 【0013】本発明における基体温度(CVDプロセス温度)は、還元性ガス励起手段を用いないときには、全CVDプロセスを通じて、CVDプロセスに用いられる従来の基体温度範囲、すなわち、350〜500℃、好ましくは400〜500℃から選択された一定温度であり、還元性ガスの励起手段を用いる場合には、室温から400℃未満の一定温度である。 [0013] substrate temperature in the present invention (CVD process temperatures), when not used reducing gas pumping means, throughout the CVD process, a conventional substrate temperature range used in the CVD process, i.e., 350 to 500 ° C., preferably a constant temperature selected from 400 to 500 ° C., in the case of using an excitation means of the reducing gas is a constant temperature of less than 400 ° C. from room temperature. 【0014】すなわち、本発明では、全CVDプロセスを通して、上記の範囲から選択された一定の基体温度を用いるので、基体温度を変えるための基体の加熱、冷却のヒートサイクル(複数回)を行う必要がない。 [0014] That is, in the present invention, through the entire CVD process, since using a fixed substrate temperature selected from the above range, the heating of the substrate to change the substrate temperature, necessary to perform cooling of the heat cycle (several times) there is no. このため、CVDプロセス時間が短縮される。 Therefore, CVD process time is shortened. また、励起手段を用いると、これを用いないときに比べCVDプロセス時間はさらに短縮できる。 Moreover, the use of excitation means, CVD processing time can be further shortened compared to when not using it. 【0015】本発明では、原料ガスと還元性ガスの導入を交互に行うため、原料ガスによる基体の侵食や膜表面の荒れが防止され、また還元性ガスにシラン系化合物を用いないために、シリコン等の不純物の混入しない低ストレス、低抵抗の金属薄膜がCVDにより形成できる。 In the present invention, since the introduction of the raw material gas and a reducing gas alternately, roughening of the erosion and the membrane surface of the substrate with the material gas is prevented, also because of not using the silane compound to the reducing gas, low stress not mixing of impurities such as silicon, a low-resistance metal thin film can be formed by CVD. 【0016】 【実施例】以下、本発明の実施例を添付した図面を参照して説明する。 [0016] [Embodiment] Hereinafter will be described with reference to the accompanying drawings embodiments of the present invention. 【0017】実施例1 図1に示したCVD装置を用いて原料ガスである六フッ化タングステン(WF 6 )と、還元性ガスである水素ガス(H 2 )とを半導体デバイス基板上に、図2に示す時間間隔とガス流量で交互に導入して金属タングステン膜を形成した。 The tungsten hexafluoride is the source gas with the CVD device shown in Embodiment 1 FIG. 1 (WF 6), and the semiconductor devices on a substrate hydrogen gas is a reducing gas (H 2), FIG. forming a metal tungsten film is introduced alternately at time intervals shown in 2 and gas flow rate. 【0018】すなわち、CVD室4内を圧力制御装置8 [0018] That is, the pressure control device a CVD chamber 4 8
を経て真空ポンプ5で数10Torrに減圧した後に、ガス導入口1より原料ガス6として六フッ化タングステン(WF 6 )をガス流量制御装置2aを介してCVD室4 After vacuum several 10Torr by the vacuum pump 5 through, CVD chamber as tungsten hexafluoride source gas 6 from the gas inlet port 1 (WF 6) via a gas flow controller 2a 4
内へ、図3Aで示すように導入した。 To the inner, it was introduced as shown in Figure 3A. このとき、CVD In this case, CVD
室4内および半導体デバイス基板9は400℃で一定に加熱保持した。 Chamber 4 and in the semiconductor device substrate 9 was heated and kept constant at 400 ° C.. 【0019】原料ガス(WF 6 )は、半導体デバイス基板9上に3〜5分子の層厚で吸着され(WF )、次いで、図3Bで示すように原料ガスの供給を中断し、還元性ガス7としての水素(H 2 )をガス流量制御装置2b The raw material gas (WF 6) is attracted in a layer thickness of 3 to 5 molecules on the semiconductor device substrate 9 (WF x), then stopping the supply of the raw material gas as shown in Figure 3B, reducing hydrogen as a gas 7 (H 2) gas flow rate control device 2b
を介してCVD室4内へ導入する。 Via the introduction into the CVD chamber 4. 半導体デバイス基板9上に吸着した原料(WF )は、水素ガス(H 2 )によって還元されて、タングステン(W)の薄膜を半導体デバイス基板9に堆積させた(図3C)。 Adsorbed material on the semiconductor device substrate 9 (WF x) is reduced by hydrogen gas (H 2), it was deposited a thin film of tungsten (W) on the semiconductor device substrate 9 (FIG. 3C). 【0020】以後、薄膜が所望の厚さに半導体デバイス基板9上に形成できるように原料ガスと還元性ガスを交互に図2で示す時間間隔とガス流量で供給を繰り返すことによりタングステン(W)の薄膜を形成した。 [0020] Thereafter, a tungsten by thin repeatedly supplied at intervals and the gas flow shown in FIG. 2 raw material gas and a reducing gas alternately so as to form on the semiconductor device substrate 9 to a desired thickness (W) It was the formation of a thin film. 【0021】従来の六フッ化タングステン(WF 6 )と水素ガス(H 2 )の混合ガス、および六フッ化タングステン(WF 6 )と還元性ガスとして四水素化ケイ素(S The mixed gas of the conventional tungsten hexafluoride (WF 6) and hydrogen gas (H 2), and tungsten hexafluoride (WF 6) and a reducing gas as four silicon hydride (S
iH 4 )の混合ガスをそれぞれ用いるCVDでタングステン薄膜を同じ基体上に形成した場合と、本発明の方法で成膜した場合の基体温度と物性を下記表1に比較して示す。 as in forming the tungsten film on the same substrate on iH 4) a mixed gas of a by CVD using, respectively, showing the substrate temperature and the physical properties of the case of forming by the method of the present invention as compared in the following Table 1. 【0022】 【表1】 [0022] [Table 1] 【0023】表1中、段差被覆率とは、平面上の生成膜の膜厚aに対するホール底部上の生成膜の膜厚bの比、 [0023] In Table 1, the step coverage, the ratio of the thickness b of produced film on the hole bottom for the thickness a of the generation layer in the plane,
b/a×100%で表示したもので、100%に近い程よい。 Which was displayed at b / a × 100%, the better close to 100%. また、表面荒さは表面反射率から評価したものであり、◎印は表面状態が実質的にミラー表面であり、優れていること、○印は表面状態がミラー表面に近く良好なこと、△印は表面状態がミラー表面にはほど遠く不良であることを表す。 The surface roughness is obtained by voted surface reflectance, ◎ mark is surface condition substantially mirror surface, to be excellent, ○ mark that the surface state is close excellent mirror surface, △ mark indicates that the surface state in the mirror surface is far poor. 【0024】上記表1から、原料ガス供給と、還元性ガス供給を交互に不連続的に繰り返すことからなる本発明は、基体浸蝕のない、表面平坦性に優れた金属薄膜が形成されていることがわかる。 [0024] From Table 1, the raw material gas supply, the present consists of repeating discontinuously alternately reducing gas supply invention, no substrate erosion, superior metal thin film on a surface flatness is formed it can be seen. 【0025】実施例2 図4に示すように、励起手段としてRF誘導プラズマを備えたCVD装置を用いて、原料ガスとして六フッ化タングステン(WF 6 )と、還元性ガスとして水素ガス(H 2 )とを半導体デバイス基板9上に、図2の時間間隔と類似の時間間隔とガス流量で交互に不連続的に導入して金属タングステン膜を形成した。 As shown in Example 2 Figure 4, using the CVD apparatus having an RF induction plasma as an excitation means, and tungsten hexafluoride (WF 6) as a source gas, hydrogen gas as a reducing gas (H 2 ) and the on the semiconductor device substrate 9, thereby forming a metal tungsten film is discontinuously introduced alternately at time intervals and the gas flow rate similar to the time interval of FIG. 【0026】すなわち、放電管3内をCVD室4内と共に圧力制御装置8を経て真空ポンプ5で数10Torrに減圧した後に、ガス導入口より原料ガス6として六フッ化タングステン(WF 6 )をガス流量制御装置2aを介して放電管3へ導入する。 [0026] That is, the discharge tube 3 after vacuum several 10Torr by the vacuum pump 5 via the pressure control device 8 with CVD chamber 4, as a source gas 6 from the gas inlet port hexafluoride tungsten (WF 6) gas through the flow control device 2a is introduced into the discharge tube 3. このとき、反応室4内および半導体デバイス基板9の温度は300℃もしくはそれ以下に加熱した。 At this time, the temperature of the reaction chamber 4 and in the semiconductor device substrate 9 was heated to 300 ° C. or less. 【0027】半導体デバイス基板9上に原料ガス(WF [0027] The raw material gas (WF on the semiconductor device substrate 9
6 )は3〜5分子の層厚で吸着される(WF )。 6) is adsorbed in a layer thickness of 3 to 5 molecules (WF x). 次いで、原料ガスの供給を中断し、還元性ガス7としての水素(H 2 )をガス流量制御装置2bを介して放電管3内へ導入する。 Then, interrupt the supply of the raw material gas, hydrogen as the reducing gas 7 (H 2) is introduced into the discharge tube 3 through the gas flow controller 2b. そして、高周波発生器10により高周波を導入して放電管3内にプラズマを形成し、H 2ガスを励起状態(H)にして基体上に供給する。 Then, the high frequency generator 10 by introducing a high frequency plasma is formed in the discharge tube 3, and supplies on the substrate by the H 2 gas to an excited state (H). 半導体デバイス基板9上に吸着した原料(WF )は、励起Hによって還元されてタングステン(W)の薄膜を半導体デバイス基板9に堆積させた。 Material adsorbed on the semiconductor device substrate 9 (WF x) were deposited thin films of being reduced by pumping H tungsten (W) on the semiconductor device substrate 9. 【0028】以後、薄膜が所望の厚さに形成できるように原料ガスと還元性ガスの供給を交互に繰り返すことによりタングステン(W)の薄膜を形成した。 [0028] Thereafter, the thin film to form a thin film of tungsten (W) by alternately repeating supply of the reducing gas as a raw material gas so as to form a desired thickness. このとき放電を安定させるためにアルゴンガスなどを添加することもできる。 The time may also be added such as argon gas in order to stabilize the discharge. 【0029】上記プロセスにより実施例1と同等の特性を有する金属タングステン薄膜を得た。 [0029] to obtain a metal tungsten film having the same characteristics as in Example 1 by the above process. 還元性ガスの励起手段としてRF誘導プラズマを用いることにより、励起手段を用いないときよりも低い基体温度を用いることができ、しかもCVDプロセス時間を短縮できた。 The use of RF induced plasma as an excitation means of the reducing gas, it is possible to use a lower substrate temperature than without using an excitation means, moreover could shorten the CVD process time. 【0030】実施例3 図5に示すように、励起手段として電子サイクロトロン共鳴を備えたCVD装置を用いて、実施例2と同様にして、CVDにより金属タングステン膜を半導体デバイス基板9上に形成した。 As shown in Example 3 Fig. 5, using the CVD apparatus provided with an electron cyclotron resonance as excitation means, in the same manner as in Example 2 to form a metal tungsten film on a semiconductor device substrate 9 by CVD . 【0031】すなわち、実施例2で用いたRF誘導放電管の代わりに、マイクロ波発振器13と電磁石12からなる電子サイクロトロン共鳴放電管14を用い、原料ガス6である六フッ化タングステン(WF 6 )と還元性ガス7である水素ガス(H 2 )とを図2に示した時間間隔と同様に交互に導入し、水素(H 2 )ガスを電子サイクロトロン共鳴放電により励起種(H)生成を行い、実施例2と同様にして、実施例1と同等の特性を有する金属タングステン薄膜を得た。 [0031] That is, instead of the RF inductive discharge tube used in Example 2, using electron cyclotron resonance discharge tube 14 made of a microwave oscillator 13 and the electromagnet 12, tungsten hexafluoride is the source gas 6 (WF 6) a reducing gas 7 is hydrogen gas (H 2) is introduced alternately in the same manner and time interval shown in FIG. 2 performs a hydrogen (H 2) excited species by electron cyclotron resonance discharge gas (H) generated and , in the same manner as in example 2 to obtain a metal tungsten film having the same characteristics as example 1. このとき放電を安定させるためにアルゴンガスなどを添加してもよい。 Such as argon gas may be added in order to discharge this time stabilized. 【0032】還元性ガスの励起手段として電子サイクロトロン共鳴を用いることにより、励起手段を用いないときよりも低い基体温度を用いることができ、しかもCV [0032] By using the electron cyclotron resonance as an excitation means of the reducing gas, it is possible to use a lower substrate temperature than without using an excitation means, moreover CV
Dプロセス時間を短縮できた。 It was able to reduce the D process time. 【0033】実施例4 図6に示すように、励起手段として紫外線を使用した光励起を用いたCVD装置を用いて、実施例2と同様にして、CVDにより金属タングステン膜を半導体デバイス基板9上に形成した。 As shown in Example 4 FIG. 6, using the CVD apparatus using the excitation using ultraviolet rays as an excitation means, in the same manner as in Example 2, a metal tungsten film by CVD on the semiconductor device substrate 9 the formed. 【0034】すなわち、実施例2で用いたRF誘導放電管の代わりに、紫外線ランプ15を半導体デバイス基板9上に設置してあり、原料ガス6である六フッ化タングステン(WF 6 )と還元性ガス7である水素ガス(H 2 )の交互導入と紫外線光による還元性ガス(H 2 )の励起種(H)生成とを上記実施例2と同様にして行って、実施例1と同等の特性を有する金属タングステン薄膜を得た。 [0034] That is, instead of the RF inductive discharge tube used in Example 2, Yes installed ultraviolet lamp 15 on the semiconductor device substrate 9, and the reducing tungsten hexafluoride as a source gas 6 (WF 6) the excited species of the reducing gas by alternately introducing an ultraviolet light of hydrogen gas (H 2) (H 2) (H) generated and a gas 7 performed in the same manner as in example 2, example 1 and equivalent to obtain a metal tungsten film having characteristics. 【0035】還元性ガスの励起手段として紫外線ランプを用いることにより、励起手段を用いないときよりも低い基体温度を用いることができ、しかもCVDプロセス時間を短縮できた。 [0035] By using the ultraviolet lamp as an excitation means of the reducing gas, it is possible to use a lower substrate temperature than without using an excitation means, moreover could shorten the CVD process time. 【0036】なお、紫外線光源としてはエキマレーザなどの紫外線レーザや水素放電による真空紫外線光源などを用いることもできる。 [0036] As the ultraviolet light source 32 can be used such as vacuum ultraviolet light source according ultraviolet laser or hydrogen discharge such Ekimareza. また、実施例4に実施例2および3の方法を組み合わせることも可能である。 It is also possible to combine the method of Example 2 and 3 in Example 4. 【0037】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、原料ガスを還元性ガス用いて分解する化学気相成長法により金属薄膜を形成する方法において、原料ガスと還元性ガスを交互に不連続的に基体上に導入することにより、 [0037] According to the present invention as described in the foregoing, by decomposing a chemical vapor deposition material gas by using a reducing gas in a process for forming a metal thin film, a raw material gas and a reducing gas by introducing the discontinuously on a substrate alternately,
基体の侵食や金属薄膜表面の荒れのない、漏洩電流を抑え、金属薄膜表面の平坦性が向上した金属薄膜が得られる。 No roughening of the substrate erosion and metal thin film surface, suppressing the leakage current, the metal thin film with improved flatness of the metal thin film surface. 【0038】また、還元性ガスの導入時、励起手段を用いて還元性ガスの励起種を生成し、この励起種を基体上に吸着した原料ガスの分解に用いることにより、励起種を用いないときよりもより低い基体温度を用いることができ、CVD時間を短縮することができる。 Further, when the introduction of the reducing gas to generate excited species of the reducing gas using the excitation means, by using the excitation species in the degradation of the adsorbed raw material gas on the substrate, without using an excited species it can be used a lower substrate temperature than when it is possible to shorten the CVD time.

【図面の簡単な説明】 【図1】 本発明の実施例1に用いたCVD装置の概略図である。 It is a schematic view of a CVD apparatus used in Example 1 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS [Figure 1] present invention. 【図2】 本発明の実施例1において、原料ガスと還元性ガスとを交互に不連続的に導入する時間間隔をガス流量と供に示す。 In Example 1 of the present invention; FIG indicates the time interval for discontinuously introduced alternately reducing gas as a raw material gas to supply the gas flow rate. 【図3】 本発明の実施例1による薄膜形成のステップを示す概略図である。 Figure 3 is a schematic diagram showing a step of forming a thin film according to Example 1 of the present invention. 【図4】 本発明の実施例2に用いたCVD装置の概略図である。 It is a schematic view of a CVD apparatus used in Example 2 of the present invention; FIG. 【図5】 本発明の実施例3に用いたCVD装置の概略図である。 5 is a schematic view of a CVD apparatus used in Example 3 of the present invention. 【図6】 本発明の実施例4に用いたCVD装置の概略図である。 6 is a schematic view of a CVD apparatus used in Example 4 of the present invention. 【符号の説明】 1…ガス導入口、 2…ガス流量制御装置、3…放電管、 4 [Description of Reference Numerals] 1 ... gas inlet, 2 ... a gas flow control device, 3 ... discharge tube, 4
…反応室、5…真空ポンプ、 6 ... reaction chamber, 5 ... vacuum pump, 6
…原料ガス、7…還元性ガス、 ... raw material gas, 7 ... a reducing gas,
8…圧力制御装置、9…半導体デバイス基板、 8 ... pressure control device, 9 ... semiconductor device substrate,
10…高周波発振器、11…コイル、 10 ... high-frequency oscillator, 11 ... coil,
12…電磁石、13…マイクロ波発振器、 14…電子サクロトロン共鳴放電管、15…紫外線ランプ。 12 ... electromagnet, 13 ... microwave generator, 14 ... electronic Sakurotoron resonance discharge tube, 15 ... UV lamp.

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl. 7 ,DB名) C23C 16/00 - 16/56 H01L 21/285 INSPEC(DIALOG) JICSTファイル(JOIS) Front page of the continuation (58) investigated the field (Int.Cl. 7, DB name) C23C 16/00 - 16/56 H01L 21/285 INSPEC (DIALOG) JICST file (JOIS)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 化学気相成長法により金属薄膜を半導体 (57) the semiconductor metal thin film [Claims 1. A chemical vapor deposition method
    デバイス基板上に形成する方法において、原料ガスと還元性ガスを交互に不連続的に半導体デバイス基板上に導入して、一定温度で化学気相成長を行い、この化学気相成長を繰り返し行うことにより所要の膜厚の金属薄膜を A method of forming on a device substrate, a raw material gas and the reducing gas is introduced into discontinuously semiconductor device substrate alternately performs chemical vapor deposition at a constant temperature, repeating the chemical vapor deposition a metal thin film of desired film thickness by
    半導体デバイス基板上に形成することを特徴とする化学気相成長による金属薄膜形成方法。 A thin metal film forming method by chemical vapor deposition, and forming a semiconductor device on a substrate. 【請求項2】 前記化学気相成長は350〜500℃の 2. The method of claim 1] of the chemical vapor deposition is 350~500 ℃
    一定温度で、減圧下において行うことを特徴とする請求 At a constant temperature, claims and performs under reduced pressure
    項1に記載の化学気相成長による金属薄膜形成方法。 A thin metal film forming method by chemical vapor deposition according to claim 1. 【請求項3】 化学気相成長法により金属薄膜を基体上 3. A base on the metal thin film by chemical vapor deposition
    に形成する方法において、原料ガスと還元性ガスを交互 Alternating A method of forming, the raw material gas and the reducing gas to
    に不連続的に基体上に導入して、350〜500℃の一 Was introduced into discontinuously onto substrates, one 350 to 500 ° C.
    定温度で、減圧下において化学気相成長を行い、この化 At a constant temperature, subjected to chemical vapor deposition under reduced pressure, the reduction
    学気相成長を繰り返し行うことにより所要の膜厚の金属 Desired film thickness of the metal by repeating the Gakuki deposition
    薄膜を基体上に形成することを特徴とする化学気相成長による金属薄膜形成方法。 A thin metal film forming method by chemical vapor deposition and forming a thin film on a substrate. 【請求項4】 化学気相成長法により金属薄膜を基体上 4. A base on the metal thin film by chemical vapor deposition
    に形成する方法において、原料ガスと、励起手段により A method of forming, the material gas, the excitation means
    形成した還元性ガスの励起種を交互に不連続的に基体上 Discontinuously onto a substrate to excited species of the formed reducing gas alternately
    に導入して、一定温度で化学気相成長を行い、この化学 It was introduced into, perform chemical vapor deposition at a constant temperature, the chemical
    気相成長を繰り返し行うことにより所要の膜厚の金属薄 Thin metal of the desired film thickness by repeating the gas phase growth
    膜を基体上に形成することを特徴とする化学気相成長による金属薄膜形成方法。 A thin metal film forming method by chemical vapor deposition and forming a film on a substrate. 【請求項5】 前記励起手段は、RF誘導プラズマ、電子サイクロトロン共鳴および紫外線光よりなる群から選択された少なくとも一つの手段を用いることを特徴とする請求項に記載の化学気相成長による金属薄膜形成方法。 Wherein said excitation means is a metal by a chemical vapor deposition according to claim 4, characterized by using at least one means selected from the RF induced plasma, the group consisting of electron cyclotron resonance and ultraviolet light thin film forming method. 【請求項6】 前記化学気相成長は、室温から350℃ Wherein said chemical vapor deposition, 350 ° C. from room temperature
    未満の一定温度で行われることを特徴とする請求項4ま Claim 4 or characterized in that it is carried out at a constant temperature of less than
    たは5に記載の化学気相成長による金属薄膜形成方法【請求項7】 前記原料ガスは金属のハロゲン化物および有機金属化合物よりなる群から選択された少なくとも1種であり、前記還元性ガスは前記原料ガスをその構成金属に分解することができるガスの1種であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の化学気相成長による金属薄膜形成方法。 Other metal thin film forming method according to claim 7 by a chemical vapor deposition according to 5 wherein the feed gas is at least one selected from the halide and the group consisting of organometallic compounds of metals, the reducing gas a thin metal film forming method by chemical vapor deposition according to any one of claims 1 to 6, wherein the raw material gas is one kind of gas can be decomposed into its constituent metal. 【請求項8】 前記原料ガスは六フッ化タングステンガスであり、前記還元性ガスは水素ガスであることを特徴とする請求項に記載の化学気相成長による金属薄膜形成方法。 Wherein said raw material gas is the tungsten hexafluoride gas, a thin metal film forming method by chemical vapor deposition according to claim 7 wherein said reducing gas is hydrogen gas. 【請求項9】 前記基体は半導体デバイス基板であるこ Wherein said substrate is a semiconductor device substrate this
    とを特徴とする請求項4〜8のいずれか一つに記載の化 Of any one of claims 4-8, wherein the door
    学気相成長による金属薄膜形成方法。 Metal thin film forming method according Gakuki deposition. 【請求項10】 化学気相成長法により金属薄膜を基体 10. A base metal thin film by chemical vapor deposition
    上に形成する方法において、六フッ化タングステンガス A method of forming the above tungsten hexafluoride gas
    と水素ガスを交互に不連続的に基体上に導入して、一定 It was introduced into discontinuously on the substrate alternately with hydrogen gas and a constant
    温度で化学気相成長を行い、この化学気相成長を繰り返 Performs a chemical vapor deposition at a temperature, repeat this chemical vapor deposition
    し行うことにより所要の膜厚の金属薄膜を基体上に形成 Forming a desired film thickness of the metal thin film on a substrate by and performed
    することを特徴とする化学気相成長による金属薄膜形成 A metal thin film formed by chemical vapor deposition, characterized by
    方法。 Method.
JP18251893A 1992-07-24 1993-07-23 Metal thin film forming method by a chemical vapor deposition Expired - Lifetime JP3415207B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4-198778 1992-07-24
JP19877892 1992-07-24
JP18251893A JP3415207B2 (en) 1992-07-24 1993-07-23 Metal thin film forming method by a chemical vapor deposition

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18251893A JP3415207B2 (en) 1992-07-24 1993-07-23 Metal thin film forming method by a chemical vapor deposition

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0689873A true JPH0689873A (en) 1994-03-29
JP3415207B2 true JP3415207B2 (en) 2003-06-09

Family

ID=26501299

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP18251893A Expired - Lifetime JP3415207B2 (en) 1992-07-24 1993-07-23 Metal thin film forming method by a chemical vapor deposition

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3415207B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7419904B2 (en) 2004-04-12 2008-09-02 Ulvac Inc. Method for forming barrier film and method for forming electrode film

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2795745B1 (en) * 1999-06-30 2001-08-03 Saint Gobain Vitrage A method of depositing a layer based on tungsten and / or molybdenum on a glass substrate, ceramic or glass ceramic, and the substrate thus coated
US7964505B2 (en) 2005-01-19 2011-06-21 Applied Materials, Inc. Atomic layer deposition of tungsten materials
US7101795B1 (en) * 2000-06-28 2006-09-05 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for depositing refractory metal layers employing sequential deposition techniques to form a nucleation layer
WO2003029515A3 (en) * 2001-07-16 2004-02-12 Applied Materials Inc Formation of composite tungsten films
US6936538B2 (en) * 2001-07-16 2005-08-30 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for depositing tungsten after surface treatment to improve film characteristics
JP4595989B2 (en) * 2001-08-24 2010-12-08 東京エレクトロン株式会社 Film formation method
JP4178776B2 (en) 2001-09-03 2008-11-12 東京エレクトロン株式会社 Film formation method
WO2003031679B1 (en) * 2001-10-10 2004-05-13 Applied Materials Inc Method for depositing metal layers employing sequential deposition techniques
JP4099092B2 (en) 2002-03-26 2008-06-11 東京エレクトロン株式会社 The substrate processing apparatus and a substrate processing method, high-speed rotary valve
KR100822493B1 (en) * 2003-08-11 2008-04-16 동경 엘렉트론 주식회사 Film forming method
JP4429919B2 (en) 2002-12-27 2010-03-10 株式会社アルバック Method of forming the tungsten nitride film
CN1788106B (en) 2003-05-13 2011-06-08 东京毅力科创株式会社 Treating device using raw material gas and reactive gas
KR100724181B1 (en) * 2003-06-16 2007-05-31 동경 엘렉트론 주식회사 Process for depositing film, process for fabricating semiconductor device, semiconductor device and system for depositing film
JP4651955B2 (en) * 2004-03-03 2011-03-16 東京エレクトロン株式会社 Film formation method
JP2006024668A (en) * 2004-07-07 2006-01-26 Fujitsu Ltd Process for fabricating semiconductor device
JP4718141B2 (en) 2004-08-06 2011-07-06 東京エレクトロン株式会社 Thin film forming method and the thin film forming apparatus
JP5264039B2 (en) 2004-08-10 2013-08-14 東京エレクトロン株式会社 Thin film forming apparatus and a thin film forming method
KR100669828B1 (en) * 2005-03-22 2007-01-16 성균관대학교산학협력단 Neutral beam deposition apparatus and Atomic layer deposition method using the same
JP4786629B2 (en) * 2007-11-02 2011-10-05 株式会社アルバック Barrier-film forming method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7419904B2 (en) 2004-04-12 2008-09-02 Ulvac Inc. Method for forming barrier film and method for forming electrode film

Also Published As

Publication number Publication date Type
JPH0689873A (en) 1994-03-29 application

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6139699A (en) Sputtering methods for depositing stress tunable tantalum and tantalum nitride films
US6323119B1 (en) CVD deposition method to improve adhesion of F-containing dielectric metal lines for VLSI application
US5803975A (en) Microwave plasma processing apparatus and method therefor
US6544380B2 (en) Plasma treatment method and apparatus
US5015330A (en) Film forming method and film forming device
US5954887A (en) Cleaning processing method of a film forming apparatus
US6596654B1 (en) Gap fill for high aspect ratio structures
US4918033A (en) PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition) method for depositing of tungsten or layers containing tungsten by in situ formation of tungsten fluorides
US6475854B2 (en) Method of forming metal electrodes
US5834068A (en) Wafer surface temperature control for deposition of thin films
US6294466B1 (en) HDP-CVD apparatus and process for depositing titanium films for semiconductor devices
US20090017227A1 (en) Remote Plasma Source for Pre-Treatment of Substrates Prior to Deposition
US6841044B1 (en) Chemically-enhanced physical vapor deposition
US6454912B1 (en) Method and apparatus for the fabrication of ferroelectric films
US6211065B1 (en) Method of depositing and amorphous fluorocarbon film using HDP-CVD
US5824158A (en) Chemical vapor deposition using inductively coupled plasma and system therefor
US6171661B1 (en) Deposition of copper with increased adhesion
US5399237A (en) Etching titanium nitride using carbon-fluoride and carbon-oxide gas
US6296780B1 (en) System and method for etching organic anti-reflective coating from a substrate
US5891349A (en) Plasma enhanced CVD apparatus and process, and dry etching apparatus and process
US6143128A (en) Apparatus for preparing and metallizing high aspect ratio silicon semiconductor device contacts to reduce the resistivity thereof
US7407876B2 (en) Method of plasma enhanced atomic layer deposition of TaC and TaCN films having good adhesion to copper
US4668365A (en) Apparatus and method for magnetron-enhanced plasma-assisted chemical vapor deposition
US5364664A (en) Process for non-selectively forming deposition film on a non-electron-donative surface
US7959985B2 (en) Method of integrating PEALD Ta-containing films into Cu metallization

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20030318

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120404

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140404

Year of fee payment: 11

EXPY Cancellation because of completion of term