JPH07307311A - タングステンの成膜方法 - Google Patents
タングステンの成膜方法Info
- Publication number
- JPH07307311A JPH07307311A JP10036394A JP10036394A JPH07307311A JP H07307311 A JPH07307311 A JP H07307311A JP 10036394 A JP10036394 A JP 10036394A JP 10036394 A JP10036394 A JP 10036394A JP H07307311 A JPH07307311 A JP H07307311A
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- JP
- Japan
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- growth
- film
- temperature
- tungsten
- forming
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 タングステンの成膜に際し, 下地膜が剥がれ
ないように成長核の形成を十分に行い, 且つ成長核形成
に続くパルク成長膜の段差被覆性を良くする。 【構成】 １）六フッ化タングステンを水素化シリコン
で還元してタングステンの成長核形成を行い，次いで該
成長核形成の際の成長温度より低温で六フッ化タングス
テンを水素で還元して成膜する， ２）前記水素化シリコン還元の際の成長温度が 475℃以
上であり，水素還元の際の成長温度が 425〜450 ℃であ
る， ３）下地膜として窒化チタンを用い，この上に成膜す
る。
ないように成長核の形成を十分に行い, 且つ成長核形成
に続くパルク成長膜の段差被覆性を良くする。 【構成】 １）六フッ化タングステンを水素化シリコン
で還元してタングステンの成長核形成を行い，次いで該
成長核形成の際の成長温度より低温で六フッ化タングス
テンを水素で還元して成膜する， ２）前記水素化シリコン還元の際の成長温度が 475℃以
上であり，水素還元の際の成長温度が 425〜450 ℃であ
る， ３）下地膜として窒化チタンを用い，この上に成膜す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は気相成長(CVD) 方法によ
るブランケットのタングステン(W) の成膜方法に関す
る。
るブランケットのタングステン(W) の成膜方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ブランケット（全面成長）のタングステ
ン膜の成長は，通常初期の成長核形成のために六フッ化
タングステン(WF6) のモノシラン(SiH4)還元により薄い
膜を形成させる。このとき下地に密着膜として窒化チタ
ン(TiN) 膜を用いるのが普通である。成長核形成後，WF
6 の水素(H2)還元によりバルク成長を行う。成長核形成
は温度依存性があるため高温成長により十分の厚さに成
膜し，バルク成長は被覆性を良くするため低温成長が望
ましい。
ン膜の成長は，通常初期の成長核形成のために六フッ化
タングステン(WF6) のモノシラン(SiH4)還元により薄い
膜を形成させる。このとき下地に密着膜として窒化チタ
ン(TiN) 膜を用いるのが普通である。成長核形成後，WF
6 の水素(H2)還元によりバルク成長を行う。成長核形成
は温度依存性があるため高温成長により十分の厚さに成
膜し，バルク成長は被覆性を良くするため低温成長が望
ましい。
【０００３】従来は，製造する半導体装置のコンタクト
径に応じて成長温度を設定し，核形成あるいはバルク成
長のどちらかを犠牲にして成膜していた。例えば, 段差
の小さいコンタクトホールの半導体装置では，それほど
被覆性は問題がないので 475℃で成膜して成長核の形成
を十分に行い，また反対に，段差の大きいコンタクトホ
ールの半導体装置では，被覆性を重く見て450 ℃で成膜
し，成長核形成にはなるべくSiH4を多く流すか，あるい
は核形成時間を長くとって対応していた。
径に応じて成長温度を設定し，核形成あるいはバルク成
長のどちらかを犠牲にして成膜していた。例えば, 段差
の小さいコンタクトホールの半導体装置では，それほど
被覆性は問題がないので 475℃で成膜して成長核の形成
を十分に行い，また反対に，段差の大きいコンタクトホ
ールの半導体装置では，被覆性を重く見て450 ℃で成膜
し，成長核形成にはなるべくSiH4を多く流すか，あるい
は核形成時間を長くとって対応していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが，半導体装置
の微細化にともなうアスペクト（深さ／開口幅）比の大
きいコンタクトホールの半導体装置では，被覆性を重視
する成長温度の低温化に対して成長核形成が対応できな
くなってきている。たとえば，コンタクトホール内にSi
H4が十分にゆきわたらずに，TiN 膜表面に直接WF6 が接
触し，TiN 膜が剥がれる等の問題を生じている。
の微細化にともなうアスペクト（深さ／開口幅）比の大
きいコンタクトホールの半導体装置では，被覆性を重視
する成長温度の低温化に対して成長核形成が対応できな
くなってきている。たとえば，コンタクトホール内にSi
H4が十分にゆきわたらずに，TiN 膜表面に直接WF6 が接
触し，TiN 膜が剥がれる等の問題を生じている。
【０００５】本発明はタングステンの成膜に際し, 下地
膜が剥がれないように成長核の形成を十分に行い, 且つ
成長核形成に続くバルク成長膜の段差被覆性を良くする
ことを目的とする。
膜が剥がれないように成長核の形成を十分に行い, 且つ
成長核形成に続くバルク成長膜の段差被覆性を良くする
ことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決は， １）六フッ化タングステンを水素化シリコンで還元して
タングステンの成長核形成を行い，次いで該成長核形成
の際の成長温度より低温で六フッ化タングステンを水素
で還元して成膜するタングステンの成膜方法，あるいは ２）前記水素化シリコン還元の際の成長温度が 475℃以
上であり，水素還元の際の成長温度が 425〜450 ℃であ
る前記１記載のタングステンの成膜方法，あるいは ３）下地膜として窒化チタンを用い，この上に成膜する
前記１あるいは２記載のタングステンの成膜方法により
達成される。
タングステンの成長核形成を行い，次いで該成長核形成
の際の成長温度より低温で六フッ化タングステンを水素
で還元して成膜するタングステンの成膜方法，あるいは ２）前記水素化シリコン還元の際の成長温度が 475℃以
上であり，水素還元の際の成長温度が 425〜450 ℃であ
る前記１記載のタングステンの成膜方法，あるいは ３）下地膜として窒化チタンを用い，この上に成膜する
前記１あるいは２記載のタングステンの成膜方法により
達成される。
【０００７】
【作用】タングステン(W) 膜の成長は，通常初期の成長
核形成として六フッ化タングステン(WF6) のモノシラン
(SiH4)還元により薄い膜を形成させる。この時下地に密
着膜として窒化チタン(TiN) 膜を用いるのが普通である
が，TiN 膜の表面での反応の進行は, 表面にSiH4が吸着
解離する確率が低いため，温度依存性が高くなる。しか
し，一度TiN 膜の表面がW で覆われてしまえば，W 上で
はSiH4が吸着解離しやすいため，反応の温度依存性はな
くなる (図２参照）。
核形成として六フッ化タングステン(WF6) のモノシラン
(SiH4)還元により薄い膜を形成させる。この時下地に密
着膜として窒化チタン(TiN) 膜を用いるのが普通である
が，TiN 膜の表面での反応の進行は, 表面にSiH4が吸着
解離する確率が低いため，温度依存性が高くなる。しか
し，一度TiN 膜の表面がW で覆われてしまえば，W 上で
はSiH4が吸着解離しやすいため，反応の温度依存性はな
くなる (図２参照）。
【０００８】核形成後，WF6 の水素還元によりバルク成
長を行う。この際, 特にW 膜をコンタクトホールの埋め
込みに用いる場合は段差被覆性の良好なことが要求され
る。段差被覆性はWF6 の分圧が高く, 成長温度 (成長時
の基板温度) が低い方が良いことは知られている。
長を行う。この際, 特にW 膜をコンタクトホールの埋め
込みに用いる場合は段差被覆性の良好なことが要求され
る。段差被覆性はWF6 の分圧が高く, 成長温度 (成長時
の基板温度) が低い方が良いことは知られている。
【０００９】以上のことから，核形成では成長温度が高
く, バルク成長では成長温度が低いことが望ましいこと
がわかる。本発明では, 具体的には核形成温度は 475℃
(成長室および内部の部品を構成する材料上の制約から
の限界) とし，低温のバルク成長では 425〜450 ℃とし
ている。
く, バルク成長では成長温度が低いことが望ましいこと
がわかる。本発明では, 具体的には核形成温度は 475℃
(成長室および内部の部品を構成する材料上の制約から
の限界) とし，低温のバルク成長では 425〜450 ℃とし
ている。
【００１０】図２は成長温度をパラメータとした成長核
形成時（SiH4還元時）の膜厚の時間依存を示す図であ
る。縦軸の膜厚は秒当たりの蛍光Ｘ線のカウント数〔XR
F COUNT (Kcps)〕で表され, 横軸は核形成時間 (秒) で
表されている。
形成時（SiH4還元時）の膜厚の時間依存を示す図であ
る。縦軸の膜厚は秒当たりの蛍光Ｘ線のカウント数〔XR
F COUNT (Kcps)〕で表され, 横軸は核形成時間 (秒) で
表されている。
【００１１】図は装置Ａ，Ｂとも，成長温度が 450℃の
場合と 475℃の場合とでは, 線の傾きは同じであるが切
片が異なる。切片が異なることから，TiN 上でのSiH4の
反応に温度依存があり，傾きが同じであることからW 上
のSiH4の反応に温度依存がないことを示している。
場合と 475℃の場合とでは, 線の傾きは同じであるが切
片が異なる。切片が異なることから，TiN 上でのSiH4の
反応に温度依存があり，傾きが同じであることからW 上
のSiH4の反応に温度依存がないことを示している。
【００１２】
【実施例】本発明では成長核形成時とバルク成長時の成
長温度を変えて, ２段の温度で成膜する。核形成時には
SiH4の反応を促進するためになるべく高温(475℃以上)
で成長する。装置に依って異なるが, 成長チャンバを変
えるか，あるいはプログラムにより温度を２段に制御し
てバルク成長時の成長温度を 425〜450 ℃にする。これ
で十分に核形成された被膜上に被覆性の良いバルクを成
長できる。
長温度を変えて, ２段の温度で成膜する。核形成時には
SiH4の反応を促進するためになるべく高温(475℃以上)
で成長する。装置に依って異なるが, 成長チャンバを変
えるか，あるいはプログラムにより温度を２段に制御し
てバルク成長時の成長温度を 425〜450 ℃にする。これ
で十分に核形成された被膜上に被覆性の良いバルクを成
長できる。
【００１３】装置によっていくつかの方法が考えられる
が，次にそれを示す。 (1) マルチチャンバ型の枚葉装置では高温に設定した核
形成用チャンバと低温に設定したバルク成長用チャンバ
を用意し，チャンバ間を移動させて連続成長を行う。
が，次にそれを示す。 (1) マルチチャンバ型の枚葉装置では高温に設定した核
形成用チャンバと低温に設定したバルク成長用チャンバ
を用意し，チャンバ間を移動させて連続成長を行う。
【００１４】(2) 枚葉装置でも，プログラムで２段に温
度を変えて行う。この場合，ヒータブロックによる加熱
の場合は降温が難しいが，ランプ加熱の場合は10秒程度
の間を入れることにより十分降温できる。
度を変えて行う。この場合，ヒータブロックによる加熱
の場合は降温が難しいが，ランプ加熱の場合は10秒程度
の間を入れることにより十分降温できる。
【００１５】(3）現在主流のタングステン成長装置であ
る連続一括処理方式の装置は，大きなチャンバ内にいく
つかのシャワヘッドがあり，それを基板が移動していっ
て少しずつ被膜を形成する方式であるが, 最初のシャワ
ヘッドで核形成を行うため，ここのヒータだけを高温に
設定しておく。
る連続一括処理方式の装置は，大きなチャンバ内にいく
つかのシャワヘッドがあり，それを基板が移動していっ
て少しずつ被膜を形成する方式であるが, 最初のシャワ
ヘッドで核形成を行うため，ここのヒータだけを高温に
設定しておく。
【００１６】以上の３通りのどの手段を用いても，核形
成のSiH4還元，バルク成長のH2還元の両立が可能とな
る。図１(A),(B) は本発明の実施例の説明図である。
成のSiH4還元，バルク成長のH2還元の両立が可能とな
る。図１(A),(B) は本発明の実施例の説明図である。
【００１７】図は上記(3）の連続一括処理方式の装置を
示し, 図１(A) は平面図, 図１(B)は断面図である。図
において， 1は成長室, 2A〜2Eはシャワヘッド, 3A〜3E
はステージ, 4 はロードロック室, 5は基板搬入搬出の
開閉口である。
示し, 図１(A) は平面図, 図１(B)は断面図である。図
において， 1は成長室, 2A〜2Eはシャワヘッド, 3A〜3E
はステージ, 4 はロードロック室, 5は基板搬入搬出の
開閉口である。
【００１８】５つのステーションにシャワヘッド2A〜2E
が５つ固定され，それぞれのステーションを基板が載置
された５つのステージ3A〜3Eが矢印の方向に移動してい
き,各ステーションにおいて目的とする膜厚の１／５ず
つを連続して成膜する。各ステージ3A〜3Eにはヒータブ
ロックが組み込まれ，基板加熱を行う。
が５つ固定され，それぞれのステーションを基板が載置
された５つのステージ3A〜3Eが矢印の方向に移動してい
き,各ステーションにおいて目的とする膜厚の１／５ず
つを連続して成膜する。各ステージ3A〜3Eにはヒータブ
ロックが組み込まれ，基板加熱を行う。
【００１９】この内, 最初のステーションのみにSiH4ガ
スラインを設けてSiH4還元を行い，このステーションは
ヒータ温度を 475℃に設定する。その他のステーション
は 425〜450 ℃に設定し，H2ガスラインを設けてH2還元
を行う。
スラインを設けてSiH4還元を行い，このステーションは
ヒータ温度を 475℃に設定する。その他のステーション
は 425〜450 ℃に設定し，H2ガスラインを設けてH2還元
を行う。
【００２０】実施例では水素化シリコンとしてモノシラ
ン(SiH4)を用いたが，ジシラン(Si2H6) 等その他のシラ
ンを用いてもよい。また，密着膜として窒化チタン(Ti
N) 膜を用いたが，その他の被膜, 例えばTiW 等を用い
る場合にも本発明は効果がある。
ン(SiH4)を用いたが，ジシラン(Si2H6) 等その他のシラ
ンを用いてもよい。また，密着膜として窒化チタン(Ti
N) 膜を用いたが，その他の被膜, 例えばTiW 等を用い
る場合にも本発明は効果がある。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば, タングステンの成膜に
際し, 成長核形成時にSiH4反応不足によるTiN 下地膜の
剥がれを防ぎ, 且つ成長核形成に続くバルク成長膜の段
差被覆性を良くすることができる。
際し, 成長核形成時にSiH4反応不足によるTiN 下地膜の
剥がれを防ぎ, 且つ成長核形成に続くバルク成長膜の段
差被覆性を良くすることができる。
【図１】 本発明の実施例の説明図
【図２】 成長温度をパラメータとした成長核膜厚の時
間依存を示す図
間依存を示す図
1 成長室 2A 〜2E シャワヘッド 3A 〜3E ステージ 4 ロードロック室 5 基板搬入搬出の開閉口
Claims (3)
- 【請求項１】 六フッ化タングステンを水素化シリコン
で還元してタングステンの成長核形成を行い，次いで該
成長核形成の際の成長温度より低温で六フッ化タングス
テンを水素で還元して成膜することを特徴とするタング
ステンの成膜方法。 - 【請求項２】 前記水素化シリコン還元の際の成長温度
が 475℃以上であり，水素還元の際の成長温度が 425〜
450 ℃であることを特徴とする請求項１記載のタングス
テンの成膜方法。 - 【請求項３】 下地膜として窒化チタンを用い，この上
に成膜することを特徴とする請求項１あるいは２記載の
タングステンの成膜方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10036394A JPH07307311A (ja) | 1994-05-16 | 1994-05-16 | タングステンの成膜方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10036394A JPH07307311A (ja) | 1994-05-16 | 1994-05-16 | タングステンの成膜方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07307311A true JPH07307311A (ja) | 1995-11-21 |
Family
ID=14271993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10036394A Withdrawn JPH07307311A (ja) | 1994-05-16 | 1994-05-16 | タングステンの成膜方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07307311A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002151435A (ja) * | 2000-10-31 | 2002-05-24 | Applied Materials Inc | 導電部の形成方法 |
| JP2003500830A (ja) * | 1999-05-19 | 2003-01-07 | インフィニオン テクノロジーズ ノース アメリカ コーポレイション | タングステン充填ディープトレンチ |
-
1994
- 1994-05-16 JP JP10036394A patent/JPH07307311A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003500830A (ja) * | 1999-05-19 | 2003-01-07 | インフィニオン テクノロジーズ ノース アメリカ コーポレイション | タングステン充填ディープトレンチ |
| JP2002151435A (ja) * | 2000-10-31 | 2002-05-24 | Applied Materials Inc | 導電部の形成方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010731 |