JP3445467B2 - 半導体素子の製造方法 - Google Patents
半導体素子の製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の製造
方法に関し、特に、半導体基板上に金属膜を形成するた
めのＣＶＤ法を用いた製造方法に関する。
方法に関し、特に、半導体基板上に金属膜を形成するた
めのＣＶＤ法を用いた製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路の製造に用いられる金属
薄膜形成方法の１つに、化学気相堆積法（以下、ＣＶＤ
法と称する。）がある。ＣＶＤ法によって半導体基板上
に金属膜を形成するには、半導体基板上には、該基板と
堆積される金属膜との結合を強化する密着層が形成され
る。密着層が形成された半導体基板は、密着層の外縁が
クランプリングと呼ばれる環状のマスクに覆われた状態
で、ＣＶＤ装置の反応室に配置される。
薄膜形成方法の１つに、化学気相堆積法（以下、ＣＶＤ
法と称する。）がある。ＣＶＤ法によって半導体基板上
に金属膜を形成するには、半導体基板上には、該基板と
堆積される金属膜との結合を強化する密着層が形成され
る。密着層が形成された半導体基板は、密着層の外縁が
クランプリングと呼ばれる環状のマスクに覆われた状態
で、ＣＶＤ装置の反応室に配置される。
【０００３】半導体基板が配置された反応室には、第１
ステップで、密着層のクランプリングから露出する面に
金属膜の核を形成するために、金属ハロゲンガスが比較
的低い圧力で供給される。また、第２ステップでは、形
成された金属核を金属膜に成長させるために、しかも、
例えば半導体基板に関連に形成されたコンタクトホール
を埋め込むために、金属ハロゲンガスが、単位時間の供
給量を第１ステップのそれに比較して増大させて、反応
室に供給される。このため、第２ステップでは、第１ス
テップよりも反応室内の圧力は増大する。
ステップで、密着層のクランプリングから露出する面に
金属膜の核を形成するために、金属ハロゲンガスが比較
的低い圧力で供給される。また、第２ステップでは、形
成された金属核を金属膜に成長させるために、しかも、
例えば半導体基板に関連に形成されたコンタクトホール
を埋め込むために、金属ハロゲンガスが、単位時間の供
給量を第１ステップのそれに比較して増大させて、反応
室に供給される。このため、第２ステップでは、第１ス
テップよりも反応室内の圧力は増大する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、コンタクト
ホールのような凹所を埋め込むように、多量の金属ハロ
ゲンガスが供給される第２ステップでは、マスク作用を
なすクランプリング裏に腐食性の高い金属ハロゲンガス
が回り込み易い。金属ハロゲンガスがクランプリング裏
に回り込んだ金属ハロゲンガスが反応室１３に滞留する
ことにより、金属核の形成されていない密着層に触れる
と、この密着層を腐食させることから、密着層の剥離の
原因となる。この密着層の部分的な剥離は、半導体素子
の電気的特性に悪影響を与え、製造される半導体素子の
不良品の割合を高めることから、でき得る限り防止する
ことが望まれる。そこで、密着層の剥離を招くことな
く、しかもコンタクトホールのような凹所を確実に埋め
込むことのできる金属膜の形成方法を含む半導体素子の
製造方法が望まれていた。
ホールのような凹所を埋め込むように、多量の金属ハロ
ゲンガスが供給される第２ステップでは、マスク作用を
なすクランプリング裏に腐食性の高い金属ハロゲンガス
が回り込み易い。金属ハロゲンガスがクランプリング裏
に回り込んだ金属ハロゲンガスが反応室１３に滞留する
ことにより、金属核の形成されていない密着層に触れる
と、この密着層を腐食させることから、密着層の剥離の
原因となる。この密着層の部分的な剥離は、半導体素子
の電気的特性に悪影響を与え、製造される半導体素子の
不良品の割合を高めることから、でき得る限り防止する
ことが望まれる。そこで、密着層の剥離を招くことな
く、しかもコンタクトホールのような凹所を確実に埋め
込むことのできる金属膜の形成方法を含む半導体素子の
製造方法が望まれていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の点を解
決するために、次の構成を採用する。 〈構成１〉 本発明に係る第１の製造方法は、半導体基板上の密着層
の縁部を覆うマスクが配置された反応室を有するＣＶＤ
装置を用いて密着層上に金属膜を堆積する工程を含み、
密着層上に金属核を形成するために、反応室に金属ハロ
ゲンガスが供給される第１のステップと、形成された金
属核から金属膜を成長させるために、反応室に更に金属
ハロゲンガスが供給される第２のステップとを有する半
導体素子の製造方法であって、第１ステップでは、金属
ハロゲンガスに加えて、シランおよび水素ガスが反応室
に供給され、第２ステップでは、間欠供給される金属ハ
ロゲンガスに加えて、水素ガスが反応室に供給され、第
１ステップにおける反応室の圧力は第２ステップにおけ
るそれよりも低く設定されていることを特徴とする。
決するために、次の構成を採用する。 〈構成１〉 本発明に係る第１の製造方法は、半導体基板上の密着層
の縁部を覆うマスクが配置された反応室を有するＣＶＤ
装置を用いて密着層上に金属膜を堆積する工程を含み、
密着層上に金属核を形成するために、反応室に金属ハロ
ゲンガスが供給される第１のステップと、形成された金
属核から金属膜を成長させるために、反応室に更に金属
ハロゲンガスが供給される第２のステップとを有する半
導体素子の製造方法であって、第１ステップでは、金属
ハロゲンガスに加えて、シランおよび水素ガスが反応室
に供給され、第２ステップでは、間欠供給される金属ハ
ロゲンガスに加えて、水素ガスが反応室に供給され、第
１ステップにおける反応室の圧力は第２ステップにおけ
るそれよりも低く設定されていることを特徴とする。
【０００６】〈構成２〉
また、本発明に係る第２の製造方法は、半導体基板上の
密着層の縁部を覆うマスクが配置された反応室を有する
ＣＶＤ装置を用いて密着層上に金属膜を堆積する工程を
含み、密着層上に金属核を形成するために、反応室に金
属ハロゲンガスが供給される第１のステップと、形成さ
れた金属核から金属膜を成長させるために、室内の圧力
を増加させた反応室に更に金属ハロゲンガスが供給され
る第２のステップとを有する半導体素子の製造方法であ
って、第１ステップでは、反応室の圧力を第２ステップ
におけるそれとほぼ等しく設定し、金属ハロゲンガスに
加えて、シランおよび水素ガスが反応室に供給され、第
２ステップでは、金属ハロゲンガスに加えて、水素ガス
が反応室に供給されることを特徴とする。
密着層の縁部を覆うマスクが配置された反応室を有する
ＣＶＤ装置を用いて密着層上に金属膜を堆積する工程を
含み、密着層上に金属核を形成するために、反応室に金
属ハロゲンガスが供給される第１のステップと、形成さ
れた金属核から金属膜を成長させるために、室内の圧力
を増加させた反応室に更に金属ハロゲンガスが供給され
る第２のステップとを有する半導体素子の製造方法であ
って、第１ステップでは、反応室の圧力を第２ステップ
におけるそれとほぼ等しく設定し、金属ハロゲンガスに
加えて、シランおよび水素ガスが反応室に供給され、第
２ステップでは、金属ハロゲンガスに加えて、水素ガス
が反応室に供給されることを特徴とする。
【０００７】〈作用〉
本発明では、第２ステップで、凹所を埋め込むべく比較
的多量の金属ハロゲンガスが反応室に供給されたとき、
クランプリングのようなマスクの裏に回り込む腐食性の
高い金属ハロゲンガスが反応室に滞留し、この滞留ガス
が金属核の形成されていない密着層を腐食させることに
鑑み、第１発明に係る方法では、第２ステップで、凹所
を埋め込むに必要な金属ハロゲンガスの総供給量を確保
すると共に、腐食の原因となる金属ハロゲンガスの反応
室への滞留を防止すべく、水素ガスをキャリアガスとし
て供給すると共に、金属ハロゲンガスが、例えばパルス
状に、間欠的に反応室に供給される。
的多量の金属ハロゲンガスが反応室に供給されたとき、
クランプリングのようなマスクの裏に回り込む腐食性の
高い金属ハロゲンガスが反応室に滞留し、この滞留ガス
が金属核の形成されていない密着層を腐食させることに
鑑み、第１発明に係る方法では、第２ステップで、凹所
を埋め込むに必要な金属ハロゲンガスの総供給量を確保
すると共に、腐食の原因となる金属ハロゲンガスの反応
室への滞留を防止すべく、水素ガスをキャリアガスとし
て供給すると共に、金属ハロゲンガスが、例えばパルス
状に、間欠的に反応室に供給される。
【０００８】従って、本発明に係る第１発明の製造方法
によれば、半導体基板上に形成されるコンタクトホール
のような凹所を埋め込むのに必要な金属ハロゲンガスの
供給量を確保しかつ反応室内の金属ハロゲンガスの滞留
量を低減することができ、これにより、反応室内に滞留
する金属ハロゲンガスによる密着層の腐食を防止して、
凹所を埋め込む金属膜の形成が可能となる。
によれば、半導体基板上に形成されるコンタクトホール
のような凹所を埋め込むのに必要な金属ハロゲンガスの
供給量を確保しかつ反応室内の金属ハロゲンガスの滞留
量を低減することができ、これにより、反応室内に滞留
する金属ハロゲンガスによる密着層の腐食を防止して、
凹所を埋め込む金属膜の形成が可能となる。
【０００９】また、第２発明に係る方法では、第２ステ
ップで反応室に供給された金属ハロゲンガスを含む供給
ガスがマスクの裏に回り込む領域に、積極的に金属核を
形成すべく、第１ステップの反応室の圧力を従来に比較
して高めることにより、第２ステップにおけるそれとほ
ぼ同様な値になるように保持する。第１ステップでの反
応室の圧力を第２ステップでのそれとほぼ等しく設定す
ることにより、反応室へのシラン及び水素を加えた供給
ガスの流速を低めることができ、これにより、供給ガス
を密着層の縁部へ充分に回り込ませることができ、この
縁部にも金属核が積極的に形成される。
ップで反応室に供給された金属ハロゲンガスを含む供給
ガスがマスクの裏に回り込む領域に、積極的に金属核を
形成すべく、第１ステップの反応室の圧力を従来に比較
して高めることにより、第２ステップにおけるそれとほ
ぼ同様な値になるように保持する。第１ステップでの反
応室の圧力を第２ステップでのそれとほぼ等しく設定す
ることにより、反応室へのシラン及び水素を加えた供給
ガスの流速を低めることができ、これにより、供給ガス
を密着層の縁部へ充分に回り込ませることができ、この
縁部にも金属核が積極的に形成される。
【００１０】金属核の形成のための第１ステップは、第
２ステップに比較して短時間の処理であることから、こ
の第１ステップで供給される金属ハロゲンガスが密着層
を腐食させることはなく、密着層のマスク裏の領域にも
金属核が良好に形成される。
２ステップに比較して短時間の処理であることから、こ
の第１ステップで供給される金属ハロゲンガスが密着層
を腐食させることはなく、密着層のマスク裏の領域にも
金属核が良好に形成される。
【００１１】従って、本発明に係る第２発明の製造方法
によれば、第２ステップで供給される金属ハロゲンガス
がマスクの裏から密着層に回り込んでも、この領域には
金属核が形成されていることから、回り込んだ金属ハロ
ゲンガスが密着層に直接に触れることはなく、金属核を
好適に金属膜に成長させることから、半導体基板上に形
成されるコンタクトホールのような凹所を埋め込むのに
必要な金属ハロゲンガスの供給量を確保しかつ反応室内
の金属ハロゲンガスの滞留量を低減することができ、こ
れにより、反応室内に滞留する金属ハロゲンガスによる
密着層の腐食を防止して、凹所を埋め込む金属膜の形成
が可能となる。
によれば、第２ステップで供給される金属ハロゲンガス
がマスクの裏から密着層に回り込んでも、この領域には
金属核が形成されていることから、回り込んだ金属ハロ
ゲンガスが密着層に直接に触れることはなく、金属核を
好適に金属膜に成長させることから、半導体基板上に形
成されるコンタクトホールのような凹所を埋め込むのに
必要な金属ハロゲンガスの供給量を確保しかつ反応室内
の金属ハロゲンガスの滞留量を低減することができ、こ
れにより、反応室内に滞留する金属ハロゲンガスによる
密着層の腐食を防止して、凹所を埋め込む金属膜の形成
が可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
について詳細に説明する。 〈具体例１〉図１は、本発明に係る第１の製造方法を実
施するＣＶＤ装置における供給ガスの分圧を示すタイミ
ングチャートであるが、この図１に沿った説明に先立
ち、本発明に係る製造方法を実施するＣＶＤ装置を示す
図２に沿って、本発明を説明する。
について詳細に説明する。 〈具体例１〉図１は、本発明に係る第１の製造方法を実
施するＣＶＤ装置における供給ガスの分圧を示すタイミ
ングチャートであるが、この図１に沿った説明に先立
ち、本発明に係る製造方法を実施するＣＶＤ装置を示す
図２に沿って、本発明を説明する。
【００１３】図２に示されるＣＶＤ装置１０は、底部に
石英窓１１を有するハウジング１２により規定される反
応室１３を備える。反応室１３内には、試料のための受
け皿となるサセプタ１４が配置されており、該サセプタ
上には、半導体素子の基板となる半導体基板１５が配置
されている。
石英窓１１を有するハウジング１２により規定される反
応室１３を備える。反応室１３内には、試料のための受
け皿となるサセプタ１４が配置されており、該サセプタ
上には、半導体素子の基板となる半導体基板１５が配置
されている。
【００１４】半導体基板１５は、例えばシリコン結晶基
板からなり、図示の例では、半導体基板１５の上面に
は、酸化膜１６が形成されている。また、酸化膜１６上
には、該酸化膜とその上に形成される金属膜（１８）と
の結合を高めるための従来よく知られた窒化チタン（Ti
Ｎ）からなる密着層１７が形成されている。
板からなり、図示の例では、半導体基板１５の上面に
は、酸化膜１６が形成されている。また、酸化膜１６上
には、該酸化膜とその上に形成される金属膜（１８）と
の結合を高めるための従来よく知られた窒化チタン（Ti
Ｎ）からなる密着層１７が形成されている。
【００１５】サセプタ１４上の半導体基板１５の上方に
は、半導体基板１５に形成された密着層１７から間隔を
おいて、該密着層の縁部を覆う全体に環状のクランプリ
ング１９が配置されている。クランプリング１９は、密
着層１７の縁部を覆うことにより、その中央部から密着
層１７の露出面へ向けて供給されるガス２０の流れが密
着層１７の縁部に向かうことを防止するためのマスク作
用をなす。
は、半導体基板１５に形成された密着層１７から間隔を
おいて、該密着層の縁部を覆う全体に環状のクランプリ
ング１９が配置されている。クランプリング１９は、密
着層１７の縁部を覆うことにより、その中央部から密着
層１７の露出面へ向けて供給されるガス２０の流れが密
着層１７の縁部に向かうことを防止するためのマスク作
用をなす。
【００１６】また、クランプリング１９の背面への符号
２０ａで示すガス２０の回り込みを抑制するためのバッ
クサイドガス２１を反応室１３内に導入するためのガス
導入口２２がハウジング１２の底部に設けられている。
反応室１３は、排気口２３を経て、減圧されており、反
応室１３内は負圧に維持されている。また、クランプリ
ング１９から露出する密着層１７へ向けて供給されるガ
ス２０に含まれる金属材料成分の密着層１７上への堆積
を促進すべく、石英窓１１の下方には、半導体基板１５
を加熱するためのランプ２４が配置されている。
２０ａで示すガス２０の回り込みを抑制するためのバッ
クサイドガス２１を反応室１３内に導入するためのガス
導入口２２がハウジング１２の底部に設けられている。
反応室１３は、排気口２３を経て、減圧されており、反
応室１３内は負圧に維持されている。また、クランプリ
ング１９から露出する密着層１７へ向けて供給されるガ
ス２０に含まれる金属材料成分の密着層１７上への堆積
を促進すべく、石英窓１１の下方には、半導体基板１５
を加熱するためのランプ２４が配置されている。
【００１７】前記ＣＶＤ装置１０を用いた第１の製造方
法では、密着層１７上に金属核を形成する第１ステップ
で、金属核を形成するための供給ガス２０として、減圧
された反応室１３に例えばシラン（SiH4）、六フッ化タ
ングステン（WF6 ）およびキャリアガスである水素
（H2）が、クランプリング１９から露出する密着層１７
へ向けて供給される。
法では、密着層１７上に金属核を形成する第１ステップ
で、金属核を形成するための供給ガス２０として、減圧
された反応室１３に例えばシラン（SiH4）、六フッ化タ
ングステン（WF6 ）およびキャリアガスである水素
（H2）が、クランプリング１９から露出する密着層１７
へ向けて供給される。
【００１８】図１は、本発明に係る第１の製造方法を実
施するＣＶＤ装置１０における供給ガス２０のそれぞれ
の分圧変化を示すタイミングチャートである。図１に示
す時間軸の時間t1では、アイドリングとして、シランが
分圧V1および水素が分圧V2でそれぞれ減圧された反応室
１３に供給される。その後、時間t2で、第１ステップが
開始する。この第１ステップでは、シラン、水素に加え
て、６フッ化タングステンが分圧V3で供給される。
施するＣＶＤ装置１０における供給ガス２０のそれぞれ
の分圧変化を示すタイミングチャートである。図１に示
す時間軸の時間t1では、アイドリングとして、シランが
分圧V1および水素が分圧V2でそれぞれ減圧された反応室
１３に供給される。その後、時間t2で、第１ステップが
開始する。この第１ステップでは、シラン、水素に加え
て、６フッ化タングステンが分圧V3で供給される。
【００１９】この第１ステップは、従来におけると同様
に、時間t3での６フッ化タングステンおよびシランの供
給の停止により、終了する。
に、時間t3での６フッ化タングステンおよびシランの供
給の停止により、終了する。
【００２０】第１ステップでは、従来におけると同様
に、６フッ化タングステンに加えてシランが、キャリア
ガスである水素と共に、反応室１３へ供給される。この
第１ステップは、比較的短時間（t2〜t3）であり、しか
も６フッ化タングステンは比較的低い分圧V3であり、従
って、６フッ化タングステンの単位時間当たりの供給量
が少なく、しかも６フッ化タングステンはシランと共に
反応室１３内に供給される。
に、６フッ化タングステンに加えてシランが、キャリア
ガスである水素と共に、反応室１３へ供給される。この
第１ステップは、比較的短時間（t2〜t3）であり、しか
も６フッ化タングステンは比較的低い分圧V3であり、従
って、６フッ化タングステンの単位時間当たりの供給量
が少なく、しかも６フッ化タングステンはシランと共に
反応室１３内に供給される。
【００２１】このことから、従来におけると同様に、第
１ステップでは、密着層１７が６フッ化タングステンに
より腐食を受けることはなく、密着層１７のクランプリ
ング１９から露出する面１７ａには、タングステンの金
属核が良好に形成される。
１ステップでは、密着層１７が６フッ化タングステンに
より腐食を受けることはなく、密着層１７のクランプリ
ング１９から露出する面１７ａには、タングステンの金
属核が良好に形成される。
【００２２】第１ステップの終了後、アイドリングによ
り、水素の分圧V2が、時間t4で、分圧V4まで上昇され
る。その後、第２ステップとして、６フッ化タングステ
ンが、時間t5から時間t7まで、分圧V3よりも大きな分圧
V5で、パルス状に、すなわち間欠的に、反応室１３内に
供給される。この第２ステップの間、キャリアガスであ
る水素は、一定の分圧V4で、時間t7まで連続的に供給さ
れる。
り、水素の分圧V2が、時間t4で、分圧V4まで上昇され
る。その後、第２ステップとして、６フッ化タングステ
ンが、時間t5から時間t7まで、分圧V3よりも大きな分圧
V5で、パルス状に、すなわち間欠的に、反応室１３内に
供給される。この第２ステップの間、キャリアガスであ
る水素は、一定の分圧V4で、時間t7まで連続的に供給さ
れる。
【００２３】第２ステップでの時間Ｔ1 （t5〜t7）にお
ける分圧V5での６フッ化タングステンの間欠的供給量に
よる総供給量は、従来の時間Ｔ2 （t6〜t7）における分
圧V5での６フッ化タングステンの連続的供給量による総
供給量にほぼ等しい。
ける分圧V5での６フッ化タングステンの間欠的供給量に
よる総供給量は、従来の時間Ｔ2 （t6〜t7）における分
圧V5での６フッ化タングステンの連続的供給量による総
供給量にほぼ等しい。
【００２４】この第２ステップでの反応室１３内へのガ
ス２０の供給により、第１ステップで形成された密着層
１７上のタングステン金属核には、タングステンが成長
することから、図２に符号１８で示すタングステン膜が
成長する。
ス２０の供給により、第１ステップで形成された密着層
１７上のタングステン金属核には、タングステンが成長
することから、図２に符号１８で示すタングステン膜が
成長する。
【００２５】また、第２ステップにおける６フッ化タン
グステンの総供給量が従来と同量となるように確保され
ていることから、例えば酸化膜１６に形成されるコンタ
クトホールのような凹所を埋設するに充分なタングステ
ン供給量が確保される。しかも６フッ化タングステンの
間欠供給により、重質量の６フッ化タングステンの供給
中断時間にも、滞留しようとする６フッ化タングステン
が連続的に供給される水素の連行作用によって、前記排
気口を経て、反応室１３外に排出される。従って、従来
のような６フッ化タングステンの反応室１３内での滞
留、およびこのガスの滞留による密着層１７の腐食を効
果的に防止することができ、この密着層１７の腐食によ
る該密着層の剥離等を確実に防止することができる。
グステンの総供給量が従来と同量となるように確保され
ていることから、例えば酸化膜１６に形成されるコンタ
クトホールのような凹所を埋設するに充分なタングステ
ン供給量が確保される。しかも６フッ化タングステンの
間欠供給により、重質量の６フッ化タングステンの供給
中断時間にも、滞留しようとする６フッ化タングステン
が連続的に供給される水素の連行作用によって、前記排
気口を経て、反応室１３外に排出される。従って、従来
のような６フッ化タングステンの反応室１３内での滞
留、およびこのガスの滞留による密着層１７の腐食を効
果的に防止することができ、この密着層１７の腐食によ
る該密着層の剥離等を確実に防止することができる。
【００２６】前記した第１の製造方法では、金属核に触
れずに、密着層１７に直接触れようとする滞留ガスの発
生を防止することにより、密着層１７の腐食を防止し
た。これに代えて、第２の製造方法に説明するとおり、
第２ステップで供給されるガスが回り込む領域に、積極
的に金属核を形成することによっても、滞留ガスが密着
層１７に直接触れることによって生じる密着層１７の腐
食を防止することができる。
れずに、密着層１７に直接触れようとする滞留ガスの発
生を防止することにより、密着層１７の腐食を防止し
た。これに代えて、第２の製造方法に説明するとおり、
第２ステップで供給されるガスが回り込む領域に、積極
的に金属核を形成することによっても、滞留ガスが密着
層１７に直接触れることによって生じる密着層１７の腐
食を防止することができる。
【００２７】第２の製造方法では、第１のステップで、
密着層１７の縁部にも積極的に金属核が形成される。す
なわち、第２のステップで、図２に示される回り込みガ
ス２０ａの到達領域である密着層１７の縁部に、第１の
ステップで積極的にタングステン核のような金属核が形
成される。クランプリング１９の背面に位置する密着層
１７の縁部に金属核を形成するために、第１ステップに
おける反応室１３内の圧力が第２ステップのそれとほぼ
同一に保持される。
密着層１７の縁部にも積極的に金属核が形成される。す
なわち、第２のステップで、図２に示される回り込みガ
ス２０ａの到達領域である密着層１７の縁部に、第１の
ステップで積極的にタングステン核のような金属核が形
成される。クランプリング１９の背面に位置する密着層
１７の縁部に金属核を形成するために、第１ステップに
おける反応室１３内の圧力が第２ステップのそれとほぼ
同一に保持される。
【００２８】第１ステップにおける反応室１３内の圧力
を第２ステップのそれにほぼ等しい値まで増大させるた
めに、例えば、反応室１３の前記排気口２３の実効口径
を絞り込むことができる。この排気口２３の絞り込み
は、一般的に排気口２３に設けられる図示しない偏向板
の回転操作により行うことができる。
を第２ステップのそれにほぼ等しい値まで増大させるた
めに、例えば、反応室１３の前記排気口２３の実効口径
を絞り込むことができる。この排気口２３の絞り込み
は、一般的に排気口２３に設けられる図示しない偏向板
の回転操作により行うことができる。
【００２９】前記排気口２３の絞り込みにより、第１ス
テップでの反応室１３内の圧力が増大すると、該反応室
内に導入される供給ガス２０の流速が低下することによ
り、該供給ガスがクランプリング１９の背面に充分に回
り込む。その結果、クランプリング１９の背面に位置す
る密着層１７の縁部にも、金属核が充分に形成される。
テップでの反応室１３内の圧力が増大すると、該反応室
内に導入される供給ガス２０の流速が低下することによ
り、該供給ガスがクランプリング１９の背面に充分に回
り込む。その結果、クランプリング１９の背面に位置す
る密着層１７の縁部にも、金属核が充分に形成される。
【００３０】そのため、引き続く第２ステップで、６フ
ッ化タングステンが従来のように連続的に反応室１３内
に供給されても、クランプリング１９の背面に回り込む
ガス流２０ａは密着層１７の縁部に形成された金属核に
触れ、該金属核を適正に成長させる。従って、クランプ
リング１９の背面に回り込むガス流２０ａは、密着層１
７に直接触れることはなく、この密着層１７に従来のよ
うな腐食がもたらされることはない。
ッ化タングステンが従来のように連続的に反応室１３内
に供給されても、クランプリング１９の背面に回り込む
ガス流２０ａは密着層１７の縁部に形成された金属核に
触れ、該金属核を適正に成長させる。従って、クランプ
リング１９の背面に回り込むガス流２０ａは、密着層１
７に直接触れることはなく、この密着層１７に従来のよ
うな腐食がもたらされることはない。
【００３１】従って、この第２の方法によっても、反応
室１３内に滞留する６フッ化タングステンと密着層１７
との直接の接触による密着層１７の腐食を防止し、凹所
を埋め込む金属膜１８の形成が可能となる。しかも、第
２の方法によれば、第１および第２のステップでの反応
室１３の圧力がほぼ同一であることから、第１ステップ
から第２ステップへの反応室の圧力変更のための所要時
間が実質的に不要となることから、ＣＶＤ装置１０の処
理能力の向上を期待することができる。
室１３内に滞留する６フッ化タングステンと密着層１７
との直接の接触による密着層１７の腐食を防止し、凹所
を埋め込む金属膜１８の形成が可能となる。しかも、第
２の方法によれば、第１および第２のステップでの反応
室１３の圧力がほぼ同一であることから、第１ステップ
から第２ステップへの反応室の圧力変更のための所要時
間が実質的に不要となることから、ＣＶＤ装置１０の処
理能力の向上を期待することができる。
【００３２】本発明に係る前記した第２の製造方法で
は、第１ステップにおける反応室１３内の圧力を第２ス
テップのそれとほぼ同一とするために、第１ステップに
おいて、前記排気口２３の実効口径を絞る例について説
明した。これに代えて、供給ガス２０の全体的な供給量
の増大、または各ガスの分圧のいずれかを増大させるこ
とによっても、第１ステップにおける反応室１３内の圧
力を第２ステップのそれに等しく設定することができ
る。
は、第１ステップにおける反応室１３内の圧力を第２ス
テップのそれとほぼ同一とするために、第１ステップに
おいて、前記排気口２３の実効口径を絞る例について説
明した。これに代えて、供給ガス２０の全体的な供給量
の増大、または各ガスの分圧のいずれかを増大させるこ
とによっても、第１ステップにおける反応室１３内の圧
力を第２ステップのそれに等しく設定することができ
る。
【００３３】また、前記したところでは、窒化チタンか
らなる密着層上の金属膜としてタングステンの例につい
て説明したが、密着層として他の材料膜を適宜選択する
ことができ、またタングステンに代えて、モリブデン
等、ハロゲンと共に金属ハロゲンを構成し得る種々の金
属材料を用いることができる。
らなる密着層上の金属膜としてタングステンの例につい
て説明したが、密着層として他の材料膜を適宜選択する
ことができ、またタングステンに代えて、モリブデン
等、ハロゲンと共に金属ハロゲンを構成し得る種々の金
属材料を用いることができる。
【００３４】
【発明の効果】本発明に係る第１の製造方法によれば、
前記したように、第２ステップで水素ガスを供給すると
共に金属ハロゲンガスが間欠的に反応室に供給されるこ
とから、第２ステップで、半導体基板上に形成されるコ
ンタクトホールのような凹所を埋め込むのに必要な金属
ハロゲンガスの供給量を確保しかつ反応室内の金属ハロ
ゲンガスの滞留量を低減することができ、これにより、
反応室内に滞留する金属ハロゲンガスによる密着層の腐
食を防止して、凹所を埋め込む金属膜の形成が可能とな
る。
前記したように、第２ステップで水素ガスを供給すると
共に金属ハロゲンガスが間欠的に反応室に供給されるこ
とから、第２ステップで、半導体基板上に形成されるコ
ンタクトホールのような凹所を埋め込むのに必要な金属
ハロゲンガスの供給量を確保しかつ反応室内の金属ハロ
ゲンガスの滞留量を低減することができ、これにより、
反応室内に滞留する金属ハロゲンガスによる密着層の腐
食を防止して、凹所を埋め込む金属膜の形成が可能とな
る。
【００３５】また、本発明に係る第２の製造方法によれ
ば、前記したように、第２ステップで金属ハロゲンガス
が回り込む領域にも、予め第１ステップで金属核が形成
されることから、金属ハロゲンガスが回り込む領域であ
っても金属核が好適に金属膜に成長し、これにより、反
応室内に滞留する金属ハロゲンガスと密着層との直接の
接触による密着層の腐食を防止して、凹所を埋め込む金
属膜の形成が可能となる。
ば、前記したように、第２ステップで金属ハロゲンガス
が回り込む領域にも、予め第１ステップで金属核が形成
されることから、金属ハロゲンガスが回り込む領域であ
っても金属核が好適に金属膜に成長し、これにより、反
応室内に滞留する金属ハロゲンガスと密着層との直接の
接触による密着層の腐食を防止して、凹所を埋め込む金
属膜の形成が可能となる。
【図１】本発明に係る第１の製造方法を実施するＣＶＤ
装置における供給ガスのそれぞれの分圧変化を示すタイ
ミングチャートである。
装置における供給ガスのそれぞれの分圧変化を示すタイ
ミングチャートである。
【図２】本発明に係るＣＶＤ装置の一部を示す断面図で
ある。
ある。
１０ ＣＶＤ装置
１３ 反応室
１５ 半導体基板
１７ 密着層
１８ 金属膜
１９ （クランプリング）マスク
２０ 供給ガス
Claims (5)
- 【請求項１】 半導体基板上の密着層の縁部を覆うマス
クが配置された反応室を有するＣＶＤ装置を用いて前記
密着層上に金属膜を堆積する工程を含み、前記密着層上
に金属核を形成するために、前記反応室に金属ハロゲン
ガスが供給される第１のステップと、形成された金属核
から金属膜を成長させるために、前記反応室に更に金属
ハロゲンガスが供給される第２のステップとを有する半
導体素子の製造方法であって、 前記第１ステップでは、前記金属ハロゲンガスに加え
て、シランおよび水素ガスが前記反応室に供給され、前
記第２ステップでは、間欠供給される前記金属ハロゲン
ガスに加えて、水素ガスが前記反応室に供給され、前記
第１ステップにおける反応室の圧力は前記第２ステップ
におけるそれよりも低く設定されていることを特徴とす
る 半導体素子の製造方法。 - 【請求項２】 前記密着層は窒化チタンであり、前記金
属ハロゲンガスは六フッ化タングステンである請求項１
記載の製造方法。 - 【請求項３】 半導体基板上の密着層の縁部を覆うマス
クが配置された反応室を有するＣＶＤ装置を用いて前記
密着層上に金属膜を堆積する工程を含み、前記密着層上
に金属核を形成するために、前記反応室に金属ハロゲン
ガスが供給される第１のステップと、形成された金属核
から金属膜を成長させるために、室内の圧力を増加させ
た前記反応室に更に金属ハロゲンガスが供給される第２
のステップとを有する半導体素子の製造方法であって、 前記第１ステップでは、前記反応室の圧力を前記第２ス
テップにおけるそれとほぼ等しく設定し、前記金属ハロ
ゲンガスに加えて、シランおよび水素ガスが前記反応室
に供給され、前記第２ステップでは、前記金属ハロゲン
ガスに加えて、水素ガスが前記反応室に供給されること
を特徴とする半導体素子の製造方法。 - 【請求項４】 前記反応室の圧力設定は、該反応室の排
気調整により行うことを特徴とする請求項３記載の製造
方法。 - 【請求項５】 前記密着層は窒化チタンであり、前記金
属ハロゲンガスは六フッ化タングステンである請求項３
記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15459297A JP3445467B2 (ja) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | 半導体素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15459297A JP3445467B2 (ja) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | 半導体素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10335264A JPH10335264A (ja) | 1998-12-18 |
| JP3445467B2 true JP3445467B2 (ja) | 2003-09-08 |
Family
ID=15587569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15459297A Expired - Fee Related JP3445467B2 (ja) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | 半導体素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3445467B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4178776B2 (ja) | 2001-09-03 | 2008-11-12 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜方法 |
| EP1458904A1 (en) * | 2001-12-17 | 2004-09-22 | Applied Materials, Inc. | Process for tungsten deposition by pulsed gas flow cvd |
| JP4214795B2 (ja) * | 2003-02-20 | 2009-01-28 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜方法 |
-
1997
- 1997-05-28 JP JP15459297A patent/JP3445467B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10335264A (ja) | 1998-12-18 |
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