JPH04293775A - 成膜方法及び成膜装置 - Google Patents
成膜方法及び成膜装置Info
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- JPH04293775A JPH04293775A JP5729291A JP5729291A JPH04293775A JP H04293775 A JPH04293775 A JP H04293775A JP 5729291 A JP5729291 A JP 5729291A JP 5729291 A JP5729291 A JP 5729291A JP H04293775 A JPH04293775 A JP H04293775A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、成膜方法及び成膜装置
に関し、より詳しくは、ブラズマ励起ＣＶＤ法、熱ＣＶ
Ｄ法等により金属膜の形成を行う方法及びその装置に関
する。
に関し、より詳しくは、ブラズマ励起ＣＶＤ法、熱ＣＶ
Ｄ法等により金属膜の形成を行う方法及びその装置に関
する。
【０００２】近年の半導体装置の高集積化に伴いコンタ
クトホール等のアスペクト比は小さくなる傾向にある。 このため、配線や電極としての金属を形成する場合、ス
テップカバレッジの良い気相成長法によって、低抵抗で
かつ耐マイグレーション性の強い金属を形成する必要が
ある。このような条件を満たす物として金属原子を含ん
だ無機又は有機化合物をソースガスとして用いる金属の
化学気相成長（ＣＶＤ） が考えられる。
クトホール等のアスペクト比は小さくなる傾向にある。 このため、配線や電極としての金属を形成する場合、ス
テップカバレッジの良い気相成長法によって、低抵抗で
かつ耐マイグレーション性の強い金属を形成する必要が
ある。このような条件を満たす物として金属原子を含ん
だ無機又は有機化合物をソースガスとして用いる金属の
化学気相成長（ＣＶＤ） が考えられる。
【０００３】
【従来の技術】金属化合物を用いて化学気相成長法によ
り金属膜を形成する場合、熱ＣＶＤ法やＰＥＣＶＤ （
Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ ＣＶＤ）法等が用い
られている。
り金属膜を形成する場合、熱ＣＶＤ法やＰＥＣＶＤ （
Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ ＣＶＤ）法等が用い
られている。
【０００４】例えば図２に示すようなＰＥＣＶＤ装置を
用いる場合には、プラズマ生成室ａの上部に設けたガス
導入口ｂから金属化合物等のソースガスと水素等の還元
ガスを同時に導入した後に、対向電極ｃに印加した高周
波電圧により還元ガスを励起し、ついでこれらのガスを
反応室ｄ内のウェハｗに供給してその表面反応により金
属を析出するようにしている。
用いる場合には、プラズマ生成室ａの上部に設けたガス
導入口ｂから金属化合物等のソースガスと水素等の還元
ガスを同時に導入した後に、対向電極ｃに印加した高周
波電圧により還元ガスを励起し、ついでこれらのガスを
反応室ｄ内のウェハｗに供給してその表面反応により金
属を析出するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような装
置によれば、ソースガスとして例えば有機化合物を使用
する場合に、ソースガスも還元ガスと同一の条件で励起
されるので、還元効率を高くする目的で励起を大きくす
ることは適当でない。また、効率の良い還元反応を起こ
すためにはウェハ温度を高くすればよいが、温度が高い
と有機化合物自体が自己分解し易くなり、有機物の副生
成物が多く発生して金属膜中に取り込まれてその純度が
低くなり、抵抗が増大する等の問題が生じる。
置によれば、ソースガスとして例えば有機化合物を使用
する場合に、ソースガスも還元ガスと同一の条件で励起
されるので、還元効率を高くする目的で励起を大きくす
ることは適当でない。また、効率の良い還元反応を起こ
すためにはウェハ温度を高くすればよいが、温度が高い
と有機化合物自体が自己分解し易くなり、有機物の副生
成物が多く発生して金属膜中に取り込まれてその純度が
低くなり、抵抗が増大する等の問題が生じる。
【０００６】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであって、低温下での還元反応を促進させながら純
度の高い金属膜を得ることができる成膜方法及び成膜装
置を提供することを目的とする。
ものであって、低温下での還元反応を促進させながら純
度の高い金属膜を得ることができる成膜方法及び成膜装
置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記した課題は、有機又
は無機の金属化合物ガスと還元ガスとを異なる領域で励
起し、励起状態の前記金属化合物ガスと励起された前記
還元ガスの活性種をウェハ表面で反応させて金属を析出
させることを特徴とする成膜方法によって達成する。
は無機の金属化合物ガスと還元ガスとを異なる領域で励
起し、励起状態の前記金属化合物ガスと励起された前記
還元ガスの活性種をウェハ表面で反応させて金属を析出
させることを特徴とする成膜方法によって達成する。
【０００８】または、前記還元ガスの励起手段として高
周波電界、熱、光を用いることを特徴とする成膜方法に
よって達成する。
周波電界、熱、光を用いることを特徴とする成膜方法に
よって達成する。
【０００９】または、図１に例示するように、還元ガス
を励起して反応領域４に供給する還元ガス導入領域２と
、前記還元ガス導入領域２と前記反応領域４の間に配置
されて、有機又は無機の金属化合物ガスを導入するとと
もに、ガスの流路に対して前後に直流電圧印加用の１対
の網状電極３ａ，３ｂを設けた金属化合物ガス供給領域
３と、前記還元ガス導入領域２で励起された還元ガス、
および前記金属化合物供給領域３で供給された前記金属
化合物ガスをウェハｗ表面で反応させて金属を析出する
反応領域４を有することを特徴とする成膜装置により達
成する。
を励起して反応領域４に供給する還元ガス導入領域２と
、前記還元ガス導入領域２と前記反応領域４の間に配置
されて、有機又は無機の金属化合物ガスを導入するとと
もに、ガスの流路に対して前後に直流電圧印加用の１対
の網状電極３ａ，３ｂを設けた金属化合物ガス供給領域
３と、前記還元ガス導入領域２で励起された還元ガス、
および前記金属化合物供給領域３で供給された前記金属
化合物ガスをウェハｗ表面で反応させて金属を析出する
反応領域４を有することを特徴とする成膜装置により達
成する。
【００１０】
【作 用】本発明によれば、還元ガスと金属化合物ガ
スを別の領域で励起し、それらのガスをウェハｗの表面
に供給して反応させ、金属を析出するようにしている。
スを別の領域で励起し、それらのガスをウェハｗの表面
に供給して反応させ、金属を析出するようにしている。
【００１１】このため、還元ガスを選択的に大きく励起
するとともに、金属化合物ガスを僅かに励起して前駆物
質をつくり基板上で還元ガスの活性種と反応させて金属
膜を析出することになる。
するとともに、金属化合物ガスを僅かに励起して前駆物
質をつくり基板上で還元ガスの活性種と反応させて金属
膜を析出することになる。
【００１２】したがって、ウェハ温度を高くしなくても
還元反応は促進し、金属膜がウェハ上に効率良く形成さ
れ、しかも、有機金属化合物の自己分解が抑制され、金
属膜の副生成物の混入は防止される。
還元反応は促進し、金属膜がウェハ上に効率良く形成さ
れ、しかも、有機金属化合物の自己分解が抑制され、金
属膜の副生成物の混入は防止される。
【００１３】さらに、第３の発明によれば網状電極３ａ
，３ｂに直流電圧を印加しているために、イオンを捕捉
してウェハｗに到達する電荷を少なくし、金属膜の下に
設けられる絶縁膜の破壊は抑制される。
，３ｂに直流電圧を印加しているために、イオンを捕捉
してウェハｗに到達する電荷を少なくし、金属膜の下に
設けられる絶縁膜の破壊は抑制される。
【００１４】
【実施例】図１は、本発明の一実施例装置を示す斜視断
面図である。
面図である。
【００１５】図において符号１は、還元ガス導入室２、
ソースガス供給室３及び反応室４を上から順に設けたＰ
ＥＣＶＤ装置である。そして、還元ガス導入室２の上部
には還元ガス導入口２ａが設けられ、また、その室の外
周には高周波電源Ｒｆに接続された一対の対向電極２ｂ
が配設されており、還元ガス導入口２ａから供給された
還元ガスを高周波電界によってその中でプラズマ化する
ように構成されている。
ソースガス供給室３及び反応室４を上から順に設けたＰ
ＥＣＶＤ装置である。そして、還元ガス導入室２の上部
には還元ガス導入口２ａが設けられ、また、その室の外
周には高周波電源Ｒｆに接続された一対の対向電極２ｂ
が配設されており、還元ガス導入口２ａから供給された
還元ガスを高周波電界によってその中でプラズマ化する
ように構成されている。
【００１６】また、ソースガス供給室３は、筒状に形成
されて還元ガス導入室２下端の開口部に密着連結された
もので、その上端には負の直流バイアス電圧を印加する
第一の網状電極３ａが取付けられ、また、下端には接地
された第二の網状電極３ｂが設けられており、さらに側
壁からは２つの網状電極３ａ、３ｂの間隙に臨むソース
ガス供給ノズル５が取付けられている。
されて還元ガス導入室２下端の開口部に密着連結された
もので、その上端には負の直流バイアス電圧を印加する
第一の網状電極３ａが取付けられ、また、下端には接地
された第二の網状電極３ｂが設けられており、さらに側
壁からは２つの網状電極３ａ、３ｂの間隙に臨むソース
ガス供給ノズル５が取付けられている。
【００１７】さらに、反応室４は、その上部に設けられ
た開口にソースガス供給室３の下端開口が密着接続され
るもので、その開口の下にはヒータ内蔵のウェハ載置台
４ａが取付られ、また、ウェハ載置台４ａの周囲には図
示しない排気ポンプに接続されるガス排気口４ｂが設け
られており、ソースガス供給室３から放出された還元ガ
スとソースガスをウェハ載置台４ａ上のウェハｗ表面に
到達させるように構成されている。
た開口にソースガス供給室３の下端開口が密着接続され
るもので、その開口の下にはヒータ内蔵のウェハ載置台
４ａが取付られ、また、ウェハ載置台４ａの周囲には図
示しない排気ポンプに接続されるガス排気口４ｂが設け
られており、ソースガス供給室３から放出された還元ガ
スとソースガスをウェハ載置台４ａ上のウェハｗ表面に
到達させるように構成されている。
【００１８】次に、銅、アルミニウム、タングステンを
例に揚げて、上記装置により金属膜を形成する方法を説
明する。
例に揚げて、上記装置により金属膜を形成する方法を説
明する。
【００１９】まず、還元ガス導入室２周囲の対向電極２
ｂに印加する高周波電圧のパワーを１００Ｗ、周波数を
１３．５６ＭＨｚに設定し、また、反応室４等の内部圧
力を２００ｍＴｏｒｒ 、ウェハｗの加熱温度を３００
℃、２つの網状電極３ａ，３ｂの印加電圧を２００Ｖと
する。
ｂに印加する高周波電圧のパワーを１００Ｗ、周波数を
１３．５６ＭＨｚに設定し、また、反応室４等の内部圧
力を２００ｍＴｏｒｒ 、ウェハｗの加熱温度を３００
℃、２つの網状電極３ａ，３ｂの印加電圧を２００Ｖと
する。
【００２０】そして、還元ガス導入口２ａから還元ガス
、例えば水素を２００ｓｃｃｍの流量で導入してこれに
高周波電界をかけて励起する。そして、励起された還元
ガスは流路に沿ってソースガス供給室４に移動すること
になり、その中に含まれるイオンの多くは、２つの網状
電極３ａ，３ｂを通る際にトラップされる。この結果、
水素ラジカル（Ｈ＊ ） が選択的に反応室４内のウェ
ハｗに到達することになる。
、例えば水素を２００ｓｃｃｍの流量で導入してこれに
高周波電界をかけて励起する。そして、励起された還元
ガスは流路に沿ってソースガス供給室４に移動すること
になり、その中に含まれるイオンの多くは、２つの網状
電極３ａ，３ｂを通る際にトラップされる。この結果、
水素ラジカル（Ｈ＊ ） が選択的に反応室４内のウェ
ハｗに到達することになる。
【００２１】一方、ソースガス供給ノズル５から網状電
極３ａ，３ｂの間隙に、例えば温度７０℃で昇華された
Ｃｕ（ＨＦＡ）２を供給すると、この有機金属化合物は
網状電極３ａ，３ｂ間の直流電界によって僅かに励起さ
れて前駆物質となって反応室４のウェハｗ上に到達する
ことになる。
極３ａ，３ｂの間隙に、例えば温度７０℃で昇華された
Ｃｕ（ＨＦＡ）２を供給すると、この有機金属化合物は
網状電極３ａ，３ｂ間の直流電界によって僅かに励起さ
れて前駆物質となって反応室４のウェハｗ上に到達する
ことになる。
【００２２】したがって、各々個別に励起されたＨ＊
とＣｕ（ＨＦＡ）２が、加熱されたウェハｗ上で次の反
応を起こしてその表面に銅を析出する。
とＣｕ（ＨＦＡ）２が、加熱されたウェハｗ上で次の反
応を起こしてその表面に銅を析出する。
【００２３】Ｃｕ（ＨＦＡ）２＋Ｈ＊ → Ｃｕ＋Ｈ
（ＨＦＡ）２ また、アルミニウム膜を形成する場合に
は、高周波電圧のパワーを２００Ｗ、周波数を１３．５
６ＭＨｚに設定し、ウェハ温度を２００℃、内部圧力を
２０ｍＴｏｒｒ となし、網状電極３ａ，３ｂに印加す
る直流電圧を１００Ｖとする。そして、例えば還元ガス
導入口２ａから水素（Ｈ２）を２００ｓｃｃｍの流量で
導入するとともに、Ａｌ（ＣＨ３）２Ｈ （ＤＭＡ）ガ
スをソースガス供給ノズル５から１０ｓｃｃｍの流量で
放出すると、水素は還元ガス導入室２内で励起され、網
状電極３ａ，３ｂを経て選択された水素ラジカルがウェ
ハｗ上に供給される。これにより、励起状態のＤＭＡガ
スと水素ラジカルとがウェハｗ表面で反応してアルミニ
ウムを析出することになる。
（ＨＦＡ）２ また、アルミニウム膜を形成する場合に
は、高周波電圧のパワーを２００Ｗ、周波数を１３．５
６ＭＨｚに設定し、ウェハ温度を２００℃、内部圧力を
２０ｍＴｏｒｒ となし、網状電極３ａ，３ｂに印加す
る直流電圧を１００Ｖとする。そして、例えば還元ガス
導入口２ａから水素（Ｈ２）を２００ｓｃｃｍの流量で
導入するとともに、Ａｌ（ＣＨ３）２Ｈ （ＤＭＡ）ガ
スをソースガス供給ノズル５から１０ｓｃｃｍの流量で
放出すると、水素は還元ガス導入室２内で励起され、網
状電極３ａ，３ｂを経て選択された水素ラジカルがウェ
ハｗ上に供給される。これにより、励起状態のＤＭＡガ
スと水素ラジカルとがウェハｗ表面で反応してアルミニ
ウムを析出することになる。
【００２４】また、タングステン膜を形成する場合には
、高周波電圧のパワーを５０Ｗ 、周波数を１３．５６
ＭＨｚに設定し、ウェハ温度を２４０℃、内部圧力を２
０ｍＴｏｒｒ 、網状電極３ａ，３ｂの印加電圧を０Ｖ
とする。そして、例えば水素化合物であるＳｉＨ４を還
元ガス導入口から３ｓｃｃｍの流量で供給し、ソースガ
ス供給ノズル５からＷＦ６ を４ｓｃｃｍの流量で放出
すると、ウェハｗ表面で次の反応が生じてタングステン
が析出する。
、高周波電圧のパワーを５０Ｗ 、周波数を１３．５６
ＭＨｚに設定し、ウェハ温度を２４０℃、内部圧力を２
０ｍＴｏｒｒ 、網状電極３ａ，３ｂの印加電圧を０Ｖ
とする。そして、例えば水素化合物であるＳｉＨ４を還
元ガス導入口から３ｓｃｃｍの流量で供給し、ソースガ
ス供給ノズル５からＷＦ６ を４ｓｃｃｍの流量で放出
すると、ウェハｗ表面で次の反応が生じてタングステン
が析出する。
【００２５】
ＷＦ６ ＋ ３／２ ＳｉＨ４ → Ｗ ＋ ３／２
ＳｉＦｘ ＋ ３Ｈ２なお、上記した実施例では、還
元ガスを励起する方法として高周波電界を印加するよう
にしたが、その他の方法としては熱、光等によることも
可能である。
ＳｉＦｘ ＋ ３Ｈ２なお、上記した実施例では、還
元ガスを励起する方法として高周波電界を印加するよう
にしたが、その他の方法としては熱、光等によることも
可能である。
【００２６】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、還元
ガスと金属化合物ガスを別の領域で励起し、それらをウ
ェハの表面に供給して反応させ、金属を析出するように
しているので、還元ガスを選択的に大きく励起して還元
反応を促進し、金属の析出を効率良く行うことができる
。
ガスと金属化合物ガスを別の領域で励起し、それらをウ
ェハの表面に供給して反応させ、金属を析出するように
しているので、還元ガスを選択的に大きく励起して還元
反応を促進し、金属の析出を効率良く行うことができる
。
【００２７】しかも、基板温度を大きくする必要もなく
なり、有機金属化合物の自己分解を抑制して副生成物の
金属膜への混入を防止することが可能になる。
なり、有機金属化合物の自己分解を抑制して副生成物の
金属膜への混入を防止することが可能になる。
【図１】本発明の一実施例を示す斜視断面図である。
【図２】従来装置の一例を示す断面図である。
１ ＰＥＣＶＤ装置
２ 還元ガス導入室
２ａ 還元ガス導入口
２ｂ 対向電極
３ ソースガス供給室
３ａ、３ｂ 網状電極
４ 反応室４
４ａ ウェハ載置台
４ｂ ガス排気口
５ ソースガス供給ノズル
Claims (3)
- 【請求項１】有機又は無機の金属化合物ガスと還元ガス
とを異なる領域で励起し、励起状態の前記金属化合物ガ
スと励起された前記還元ガスの活性種をウェハ表面で反
応させて金属を析出させることを特徴とする成膜方法。 - 【請求項２】前記還元ガスの励起手段として高周波電界
、熱、光を用いることを特徴とする請求項２記載の成膜
方法。 - 【請求項３】還元ガスを励起して反応領域（４）に供給
する還元ガス導入領域（２）と、前記還元ガス導入領域
（２）と前記反応領域（４）の間に配置されて、有機又
は無機の金属化合物ガスを導入するとともに、ガスの流
路に対して前後に直流電圧印加用の１対の網状電極（３
ａ，３ｂ）を設けた金属化合物ガス供給領域（３）と、
前記還元ガス導入領域（２）で励起された還元ガス、お
よび前記金属化合物供給領域（３）で供給された前記金
属化合物ガスをウェハ（ｗ）表面で反応させて金属を析
出する反応領域（４）を有することを特徴とする成膜装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5729291A JPH04293775A (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 成膜方法及び成膜装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5729291A JPH04293775A (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 成膜方法及び成膜装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04293775A true JPH04293775A (ja) | 1992-10-19 |
Family
ID=13051481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5729291A Pending JPH04293775A (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 成膜方法及び成膜装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04293775A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003089683A1 (en) * | 2002-04-19 | 2003-10-30 | Ips Ltd. | Apparatus and method for depositing thin film on wafer using remote plasma |
-
1991
- 1991-03-20 JP JP5729291A patent/JPH04293775A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003089683A1 (en) * | 2002-04-19 | 2003-10-30 | Ips Ltd. | Apparatus and method for depositing thin film on wafer using remote plasma |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990727 |