JPH10189493A - 金属薄膜の形成方法 - Google Patents
金属薄膜の形成方法Info
- Publication number
- JPH10189493A JPH10189493A JP31134997A JP31134997A JPH10189493A JP H10189493 A JPH10189493 A JP H10189493A JP 31134997 A JP31134997 A JP 31134997A JP 31134997 A JP31134997 A JP 31134997A JP H10189493 A JPH10189493 A JP H10189493A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- tungsten
- forming
- thin film
- film
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＣＶＤ法により、ストレスマイグレーション
やエレクトロマイグレーションの発生が抑えられるとと
もに段差被覆性にも優れたタングステン膜を、その表面
を均一な成長状態として略一定の膜厚に形成する。 【解決手段】 ソースガスをＳｉＨ4 とＷＦ6 との混合
ガスとし、流量比ＳｉＨ4 ／ＷＦ6 を０．２〜０．４の
範囲内の所定値としてタングステン核を形成する。しか
る後、ソースガスをＷＦ6 とＨ2 との混合ガスに切り替
え、所望の膜厚までタングステン膜を成長させる。 【効果】 突起等の異常成長のない均一な表面形状のタ
ングステン膜が得られ、膜厚も均一となる。
やエレクトロマイグレーションの発生が抑えられるとと
もに段差被覆性にも優れたタングステン膜を、その表面
を均一な成長状態として略一定の膜厚に形成する。 【解決手段】 ソースガスをＳｉＨ4 とＷＦ6 との混合
ガスとし、流量比ＳｉＨ4 ／ＷＦ6 を０．２〜０．４の
範囲内の所定値としてタングステン核を形成する。しか
る後、ソースガスをＷＦ6 とＨ2 との混合ガスに切り替
え、所望の膜厚までタングステン膜を成長させる。 【効果】 突起等の異常成長のない均一な表面形状のタ
ングステン膜が得られ、膜厚も均一となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属薄膜の形成方
法に関し、特に、化学気相成長法によりタングステン膜
を形成する金属薄膜の形成方法に関する。
法に関し、特に、化学気相成長法によりタングステン膜
を形成する金属薄膜の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常、ＩＣやＬＳＩ等の半導体装置にお
いては、その各種配線膜の材料としてアルミニウムやそ
の合金が広く用いられている。ところが、近時において
半導体装置の更なる高集積化が進むにつれて、配線膜の
材料としてアルミニウムやその合金を用いた場合にスト
レスマイグレーションやエレクトロマイグレーションが
無視できなくなり、その信頼性が問題となっている。
いては、その各種配線膜の材料としてアルミニウムやそ
の合金が広く用いられている。ところが、近時において
半導体装置の更なる高集積化が進むにつれて、配線膜の
材料としてアルミニウムやその合金を用いた場合にスト
レスマイグレーションやエレクトロマイグレーションが
無視できなくなり、その信頼性が問題となっている。
【０００３】そこで、アルミニウムやその合金からなる
配線膜に代わって、特開平３−２２３３６２号公報や、
J.M.Shaw and J.A.Amick "Vapor Deposited Tungsten a
s aMetalization and Interconnection Material for S
ilicon Devices",RCA Review,June 1978 pp.306-316、
及びCarter kaanta et al.「Ｗ及び平坦化を用いたサブ
ミクロン配線技術」，月刊Semiconductor World,1988
年，12月，pp158-163 にに開示されているように、化学
気相成長法（ＣＶＤ法）により、反応ソースガスとして
６フッ化タングステンガス（ＷＦ6 ）とモノシランガス
（ＳｉＨ4 ）との混合ガスを用い、ＳｉＨ4 によるＷの
還元によってタングステン膜を形成する技術が提案され
ている。このタングステン膜は、アルミニウムやその合
金からなる配線膜に比して段差披覆性にも優れ、半導体
装置の更なる高集積化に対応することができるものと期
待されている配線膜である。
配線膜に代わって、特開平３−２２３３６２号公報や、
J.M.Shaw and J.A.Amick "Vapor Deposited Tungsten a
s aMetalization and Interconnection Material for S
ilicon Devices",RCA Review,June 1978 pp.306-316、
及びCarter kaanta et al.「Ｗ及び平坦化を用いたサブ
ミクロン配線技術」，月刊Semiconductor World,1988
年，12月，pp158-163 にに開示されているように、化学
気相成長法（ＣＶＤ法）により、反応ソースガスとして
６フッ化タングステンガス（ＷＦ6 ）とモノシランガス
（ＳｉＨ4 ）との混合ガスを用い、ＳｉＨ4 によるＷの
還元によってタングステン膜を形成する技術が提案され
ている。このタングステン膜は、アルミニウムやその合
金からなる配線膜に比して段差披覆性にも優れ、半導体
装置の更なる高集積化に対応することができるものと期
待されている配線膜である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のタングステン膜の形成方法では、タングステン
核の形成時にタングステン膜の表面に不均一な突起が発
生する面荒れが起き易く、成膜したタングステン膜を半
導体装置の各種配線膜に加工した場合、膜厚の不均一性
から配線層に短絡が生じる危険性が高いという問題があ
った。
た従来のタングステン膜の形成方法では、タングステン
核の形成時にタングステン膜の表面に不均一な突起が発
生する面荒れが起き易く、成膜したタングステン膜を半
導体装置の各種配線膜に加工した場合、膜厚の不均一性
から配線層に短絡が生じる危険性が高いという問題があ
った。
【０００５】本発明は、ＣＶＤ法により、ストレスマイ
グレーションやエレクトロマイグレーションの発生が抑
えられるとともに段差被覆性にも優れたタングステン膜
を、その表面を均一な成長状態として面荒れの無い略一
定の膜厚に形成することを可能とする金属薄膜の形成方
法を提供することを目的とする。
グレーションやエレクトロマイグレーションの発生が抑
えられるとともに段差被覆性にも優れたタングステン膜
を、その表面を均一な成長状態として面荒れの無い略一
定の膜厚に形成することを可能とする金属薄膜の形成方
法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によれば、化学気相成長法によりタングス
テン膜を形成する金属薄膜の形成方法において、反応ソ
ースガスとして、６フッ化タングステン（ＷＦ6 ）ガス
と、前記６フッ化タングステンに対して還元性を有する
還元ガスとの混合ガスを用い、両者の流量比を、タング
ステン薄膜に面荒れが生じない範囲として、タングステ
ン核を形成することを特徴とする金属薄膜の形成方法が
提供される。
めに、本発明によれば、化学気相成長法によりタングス
テン膜を形成する金属薄膜の形成方法において、反応ソ
ースガスとして、６フッ化タングステン（ＷＦ6 ）ガス
と、前記６フッ化タングステンに対して還元性を有する
還元ガスとの混合ガスを用い、両者の流量比を、タング
ステン薄膜に面荒れが生じない範囲として、タングステ
ン核を形成することを特徴とする金属薄膜の形成方法が
提供される。
【０００７】前記還元ガスとして、モノシラン（ＳｉＨ
4 ）ガス、ジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）ガス及びジボラン
（Ｂ2 Ｈ6 ）ガスからなる群から選択された１種を用い
ることができる。これらのガスはＷＦ6 に対する還元性
を有しており、取扱いが容易である。特に、モノシラン
（ＳｉＨ4 ）ガスは還元性が強いので、還元ガスとして
最も望ましい。
4 ）ガス、ジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）ガス及びジボラン
（Ｂ2 Ｈ6 ）ガスからなる群から選択された１種を用い
ることができる。これらのガスはＷＦ6 に対する還元性
を有しており、取扱いが容易である。特に、モノシラン
（ＳｉＨ4 ）ガスは還元性が強いので、還元ガスとして
最も望ましい。
【０００８】前記６フッ化タングステン（ＷＦ6 ）ガス
と前記モノシラン（ＳｉＨ4 ）ガスとの流量比ＳｉＨ4
／ＷＦ6 は０．２〜０．５とする。流量比が０．２未満
であると、タングステン核の形成速度が遅くて実用的で
ない上、バリア層に対するアタックが起きてしまいジャ
ンクションリークや剥がれの原因になる。流量比が０．
５を越えると、タングステン膜に面荒れが生ずる。
と前記モノシラン（ＳｉＨ4 ）ガスとの流量比ＳｉＨ4
／ＷＦ6 は０．２〜０．５とする。流量比が０．２未満
であると、タングステン核の形成速度が遅くて実用的で
ない上、バリア層に対するアタックが起きてしまいジャ
ンクションリークや剥がれの原因になる。流量比が０．
５を越えると、タングステン膜に面荒れが生ずる。
【０００９】また、前記タングステン核の形成温度を４
３０℃〜４７０℃に設定することが望ましい。形成温度
が低過ぎると、形成されるタングステン膜の膜質が低下
する上、タングステン膜中にＦが多量に残留して、シー
ト抵抗を上昇させる。形成温度が高過ぎると、Ｗの還元
以外の化学反応が起きて、面荒れの原因になる。
３０℃〜４７０℃に設定することが望ましい。形成温度
が低過ぎると、形成されるタングステン膜の膜質が低下
する上、タングステン膜中にＦが多量に残留して、シー
ト抵抗を上昇させる。形成温度が高過ぎると、Ｗの還元
以外の化学反応が起きて、面荒れの原因になる。
【００１０】前記タングステン核の形成圧力を１．５Ｔ
ｏｒｒ〜１．９Ｔｏｒｒに設定することが望ましい。形
成圧力が低すぎると、タングステン核の形成速度が遅く
なり、実用的でない。形成圧力が高すぎると、反応ソー
スガスの滞留時間が長くなり、バリア層のアタックや剥
がれが発生する。
ｏｒｒ〜１．９Ｔｏｒｒに設定することが望ましい。形
成圧力が低すぎると、タングステン核の形成速度が遅く
なり、実用的でない。形成圧力が高すぎると、反応ソー
スガスの滞留時間が長くなり、バリア層のアタックや剥
がれが発生する。
【００１１】前記タングステン核の形成後、反応ソース
ガスとして、６フッ化タングステン（ＷＦ6 ）ガスと水
素（Ｈ2 ）ガスとの混合ガスを用い、前記タングステン
膜を形成する。
ガスとして、６フッ化タングステン（ＷＦ6 ）ガスと水
素（Ｈ2 ）ガスとの混合ガスを用い、前記タングステン
膜を形成する。
【００１２】また、前記タングステン膜を半導体装置の
配線膜とすることができる。
配線膜とすることができる。
【００１３】前記タングステン膜の下地膜として、チタ
ン（Ｔｉ）膜及ぴ窒化チタン（ＴｉＮ）膜をスパッタ法
により順次形成し、この下地膜上に前記タングステン膜
を形成することが望ましい。
ン（Ｔｉ）膜及ぴ窒化チタン（ＴｉＮ）膜をスパッタ法
により順次形成し、この下地膜上に前記タングステン膜
を形成することが望ましい。
【００１４】また、本発明によれば、化学気相成長法に
よりタングステン膜を形成する金属薄膜の形成方法にお
いて、反応ソースガスとして、６フッ化タングステン
（ＷＦ6 ）ガスとモノシラン（ＳｉＨ4 ）ガスとの混合
ガスを用い、両者の流量比ＳｉＨ4 ／ＷＦ6 を０．２〜
０．４として、タングステン核を形成することを特徴と
する金属薄膜の形成方法も提供される。
よりタングステン膜を形成する金属薄膜の形成方法にお
いて、反応ソースガスとして、６フッ化タングステン
（ＷＦ6 ）ガスとモノシラン（ＳｉＨ4 ）ガスとの混合
ガスを用い、両者の流量比ＳｉＨ4 ／ＷＦ6 を０．２〜
０．４として、タングステン核を形成することを特徴と
する金属薄膜の形成方法も提供される。
【００１５】更に、本発明によれば、化学気相成長法に
よりタングステン薄膜を形成する金属薄膜の形成方法に
おいて、基板上にタングステン核を形成する第１段階
と、前記タングステン核からタングステン薄膜を成長さ
せる第２段階とを含み、前記第１段階において、反応ソ
ースガスとして、６フッ化タングステン（ＷＦ6 ）ガス
と、前記６フッ化タングステンに対して還元性を有する
還元ガスとの混合ガスを用い、両者の流量比を、形成さ
れるタングステン薄膜に面荒れを生じない範囲として、
タングステン核を形成することを特徴とする金属薄膜の
形成方法も提供される。
よりタングステン薄膜を形成する金属薄膜の形成方法に
おいて、基板上にタングステン核を形成する第１段階
と、前記タングステン核からタングステン薄膜を成長さ
せる第２段階とを含み、前記第１段階において、反応ソ
ースガスとして、６フッ化タングステン（ＷＦ6 ）ガス
と、前記６フッ化タングステンに対して還元性を有する
還元ガスとの混合ガスを用い、両者の流量比を、形成さ
れるタングステン薄膜に面荒れを生じない範囲として、
タングステン核を形成することを特徴とする金属薄膜の
形成方法も提供される。
【００１６】
【作用】ＣＶＤ法によりタングステン膜を形成する際
に、その反応ソースガスとしてＷＦ6 とＳｉＨ4 との混
合ガスを用いた場合、両者のガスは気相で化学反応を起
こし易い。特に、ＷＦ6 に対するＳｉＨ4 の混合の割合
が過剰な状態であると、気相で大きなタングステン粒が
成長し、これがタングステン膜の被形成体（基板）に堆
積して不均一な突起となることが分かった。
に、その反応ソースガスとしてＷＦ6 とＳｉＨ4 との混
合ガスを用いた場合、両者のガスは気相で化学反応を起
こし易い。特に、ＷＦ6 に対するＳｉＨ4 の混合の割合
が過剰な状態であると、気相で大きなタングステン粒が
成長し、これがタングステン膜の被形成体（基板）に堆
積して不均一な突起となることが分かった。
【００１７】そこで、本発明の金属薄膜の形成方法にお
いては、ＷＦ6 に対するＳｉＨ4 の分圧比を低下させ、
形成されるタングステン膜の成長速度や膜厚等の現実的
な要請との兼ね合いから具体的には両者の流量比ＳｉＨ
4 ／ＷＦ6 を０．２〜０．５とすることにより、不均一
な突起の原因となるタングステン粒の形成が抑止された
状態で、表面反応によりタングステン核が形成されて表
面状態の均一で膜厚が略一定のタングステン膜が成長形
成することになる。
いては、ＷＦ6 に対するＳｉＨ4 の分圧比を低下させ、
形成されるタングステン膜の成長速度や膜厚等の現実的
な要請との兼ね合いから具体的には両者の流量比ＳｉＨ
4 ／ＷＦ6 を０．２〜０．５とすることにより、不均一
な突起の原因となるタングステン粒の形成が抑止された
状態で、表面反応によりタングステン核が形成されて表
面状態の均一で膜厚が略一定のタングステン膜が成長形
成することになる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
金属薄膜の形成方法の望ましい実施の形態について説明
する。この実施の形態においては、化学気相成長法（Ｃ
ＶＤ法）によるタングステン膜の形成方法について説明
する。ここでは、シリコンウエハ上に形成されたシリコ
ン酸化膜の上にタングステン膜を形成する場合について
例示する。
金属薄膜の形成方法の望ましい実施の形態について説明
する。この実施の形態においては、化学気相成長法（Ｃ
ＶＤ法）によるタングステン膜の形成方法について説明
する。ここでは、シリコンウエハ上に形成されたシリコ
ン酸化膜の上にタングステン膜を形成する場合について
例示する。
【００１９】先ず、シリコンウエハ上にＣＶＤ法により
シリコン酸化膜を膜厚５００ｎｍ程度に形成し、続い
て、このシリコン酸化膜にフォトリソグラフィー及びそ
れに続くドライエッチングを施して、シリコンウエハの
表面の一部を露出させる約０．５μｍ径のコンタクト孔
を開孔形成する。
シリコン酸化膜を膜厚５００ｎｍ程度に形成し、続い
て、このシリコン酸化膜にフォトリソグラフィー及びそ
れに続くドライエッチングを施して、シリコンウエハの
表面の一部を露出させる約０．５μｍ径のコンタクト孔
を開孔形成する。
【００２０】次いで、スパッタ法により、アルゴン（Ａ
ｒ）ガスをスパッタガスとし、チタンターゲットをスパ
ッタして、コンタクト孔の内壁面を含むシリコン酸化膜
上にチタン（Ｔｉ）膜を膜厚２０ｎｍ程度に形成する。
続いて、スパッタ装置のチャンバー内に窒素ガスを添加
し、このチタン膜上に窒化チタン（ＴｉＮ）膜を膜厚１
００ｎｍ程度に形成して、２層構造の密着用下地膜が形
成された基板を作成する。
ｒ）ガスをスパッタガスとし、チタンターゲットをスパ
ッタして、コンタクト孔の内壁面を含むシリコン酸化膜
上にチタン（Ｔｉ）膜を膜厚２０ｎｍ程度に形成する。
続いて、スパッタ装置のチャンバー内に窒素ガスを添加
し、このチタン膜上に窒化チタン（ＴｉＮ）膜を膜厚１
００ｎｍ程度に形成して、２層構造の密着用下地膜が形
成された基板を作成する。
【００２１】上述のようにして作成した基板を、高真空
状態に排気されたＣＶＤ装置のチャンバー内の４５０℃
程度に保温されたサセプタ上に設置する。ここで、サセ
プタの保温温度としては、４３０℃〜４７０℃の範囲内
の所定値とすることが好適である。
状態に排気されたＣＶＤ装置のチャンバー内の４５０℃
程度に保温されたサセプタ上に設置する。ここで、サセ
プタの保温温度としては、４３０℃〜４７０℃の範囲内
の所定値とすることが好適である。
【００２２】続いて、チャンバー内の圧力を１．５（Ｔ
ｏｒｒ）〜１．９（Ｔｏｒｒ）の範囲内の所定値、例え
ば１．７（Ｔｏｒｒ）程度に保持し、反応ソースガスと
して６フッ化タングステンガス（ＷＦ6 ）とこの６フッ
化タングステンガスに対して還元性を有するガス、例え
ばモノシランガス（ＳｉＨ4 ）との混合ガスを用い、基
板の直上からこの混合ガスを流量比ＳｉＨ4 ／ＷＦ6 を
０．３程度となるように流入させて、窒化チタン膜の表
面にタングステン核を形成する。ここで、この混合ガス
の流量比ＳｉＨ4 ／ＷＦ6 を０．２〜０．５の範囲内の
所定値とすることが好適である。流量比が０．２より小
さいと、所望の膜厚のタングステン膜を得ることが困難
となり、流量比が０．５より大きいと、後述のようにタ
ングステン膜に面荒れが生じ膜厚が不均一となる。
ｏｒｒ）〜１．９（Ｔｏｒｒ）の範囲内の所定値、例え
ば１．７（Ｔｏｒｒ）程度に保持し、反応ソースガスと
して６フッ化タングステンガス（ＷＦ6 ）とこの６フッ
化タングステンガスに対して還元性を有するガス、例え
ばモノシランガス（ＳｉＨ4 ）との混合ガスを用い、基
板の直上からこの混合ガスを流量比ＳｉＨ4 ／ＷＦ6 を
０．３程度となるように流入させて、窒化チタン膜の表
面にタングステン核を形成する。ここで、この混合ガス
の流量比ＳｉＨ4 ／ＷＦ6 を０．２〜０．５の範囲内の
所定値とすることが好適である。流量比が０．２より小
さいと、所望の膜厚のタングステン膜を得ることが困難
となり、流量比が０．５より大きいと、後述のようにタ
ングステン膜に面荒れが生じ膜厚が不均一となる。
【００２３】続いて、反応ソースガスをＷＦ6 とＨ2 と
の混合ガスに切り替え、ＷＦ6 の流量を７５（ｓｃｃ
ｍ）、Ｈ2 の流量を４５０（ｓｃｃｍ）とし、チャンバ
ー内の圧力を８０（Ｔｏｒｒ）として、コンタクト孔内
を含む窒化チタン膜の上に所望の膜厚までタングステン
膜を成長させる。
の混合ガスに切り替え、ＷＦ6 の流量を７５（ｓｃｃ
ｍ）、Ｈ2 の流量を４５０（ｓｃｃｍ）とし、チャンバ
ー内の圧力を８０（Ｔｏｒｒ）として、コンタクト孔内
を含む窒化チタン膜の上に所望の膜厚までタングステン
膜を成長させる。
【００２４】ここで、上述のように形成したタングステ
ン膜のタングステン核成長直後の表面状態を図１の顕微
鏡写真に、比較例として従来の手法（流量比ＳｉＨ4 ／
ＷＦ6 ＝０．６）により形成したタングステン膜の表面
状態を図２の顕微鏡写真にそれぞれ示す。このように、
図１には図２のようなタングステン膜の表面の不均一な
突起状の異常成長が見られず、本実施の形態の形成方法
により表面状態の均一なタングステン膜が形成されたこ
とが確認できた。
ン膜のタングステン核成長直後の表面状態を図１の顕微
鏡写真に、比較例として従来の手法（流量比ＳｉＨ4 ／
ＷＦ6 ＝０．６）により形成したタングステン膜の表面
状態を図２の顕微鏡写真にそれぞれ示す。このように、
図１には図２のようなタングステン膜の表面の不均一な
突起状の異常成長が見られず、本実施の形態の形成方法
により表面状態の均一なタングステン膜が形成されたこ
とが確認できた。
【００２５】そして、本実施の形態の形成方法により形
成されたタングステン膜にフォトリソグラフィー及びそ
れに続くドライエッチングを施して、このタングステン
膜を配線形状にパターニングしたところ、タングステン
膜の表面状態が均一であるため、膜厚も均一となり、短
絡等の生じることなく段差被覆性にも優れた極めて良好
な配線膜が形成された。
成されたタングステン膜にフォトリソグラフィー及びそ
れに続くドライエッチングを施して、このタングステン
膜を配線形状にパターニングしたところ、タングステン
膜の表面状態が均一であるため、膜厚も均一となり、短
絡等の生じることなく段差被覆性にも優れた極めて良好
な配線膜が形成された。
【００２６】（実験例）以下、タングステンタングステ
ン膜を形成する際に、混合ガスの流量比ＳｉＨ4 ／ＷＦ
6 を変えてタングステン核を成長させた場合のタングス
テン膜の表面状態について調べた実験例について説明す
る。この実験では、流量比ＳｉＨ4 ／ＷＦ6 を０．２〜
１．０の範囲内の各値（０．２，０．３．０．４，０．
５，０．６，０．８，１．０）に設定し、他の成膜条件
は上述と同様にして、それぞれの流量比毎に４個のサン
プルの基板を作成し、各々の基板のタングステン膜の表
面における面荒れ発生確率（面荒れ発生の割合）につい
て調べた。なお、面荒れは、同一条件で形成したタング
ステン膜について測定数ｎ＝４とし、倍率５０倍の光学
顕微鏡による凹凸の有無の観察により求めた。
ン膜を形成する際に、混合ガスの流量比ＳｉＨ4 ／ＷＦ
6 を変えてタングステン核を成長させた場合のタングス
テン膜の表面状態について調べた実験例について説明す
る。この実験では、流量比ＳｉＨ4 ／ＷＦ6 を０．２〜
１．０の範囲内の各値（０．２，０．３．０．４，０．
５，０．６，０．８，１．０）に設定し、他の成膜条件
は上述と同様にして、それぞれの流量比毎に４個のサン
プルの基板を作成し、各々の基板のタングステン膜の表
面における面荒れ発生確率（面荒れ発生の割合）につい
て調べた。なお、面荒れは、同一条件で形成したタング
ステン膜について測定数ｎ＝４とし、倍率５０倍の光学
顕微鏡による凹凸の有無の観察により求めた。
【００２７】実験結果を図３に示す。このように、流量
比ＳｉＨ4 ／ＷＦ6 が０．２〜０．５の各値の場合にお
いては面荒れ発生確率が略皆無であったが、流量比Ｓｉ
Ｈ4／ＷＦ6 が０．５を越えて０．６となると発生確率
が急激に大きくなり始め、０．８を越えると略１００％
となった。従って、流量比ＳｉＨ4 ／ＷＦ6 を０．２〜
０．５とすれば、面荒れ発生のない均一な表面状態を有
するタングステン膜が形成されることが確認された。
比ＳｉＨ4 ／ＷＦ6 が０．２〜０．５の各値の場合にお
いては面荒れ発生確率が略皆無であったが、流量比Ｓｉ
Ｈ4／ＷＦ6 が０．５を越えて０．６となると発生確率
が急激に大きくなり始め、０．８を越えると略１００％
となった。従って、流量比ＳｉＨ4 ／ＷＦ6 を０．２〜
０．５とすれば、面荒れ発生のない均一な表面状態を有
するタングステン膜が形成されることが確認された。
【００２８】なお、本実験では、還元ガスとしてモノシ
ラン（ＳｉＨ4 ）ガスを用いたが、ジシラン（Ｓｉ2 Ｈ
6 ）ガス又はジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）ガスでの実験でも、
モノシランを使用した場合と同じ流量比（０．２〜０．
５）で、面荒れ発生のない均一な表面状態を有するタン
グステン膜が形成されることが確認された。
ラン（ＳｉＨ4 ）ガスを用いたが、ジシラン（Ｓｉ2 Ｈ
6 ）ガス又はジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）ガスでの実験でも、
モノシランを使用した場合と同じ流量比（０．２〜０．
５）で、面荒れ発生のない均一な表面状態を有するタン
グステン膜が形成されることが確認された。
【００２９】以上のように、本実施の形態のタングステ
ン膜の形成方法によれば、ＣＶＤの反応ソースガスの流
量比ＳｉＨ4 ／ＷＦ6 を０．２〜０．５とすることによ
り、不均一な突起の原因となるタングステン粒の形成が
抑止された状態で、表面反応によりタングステン核が形
成されて表面状態の均一で膜厚が略一定のタングステン
膜が成長形成する。
ン膜の形成方法によれば、ＣＶＤの反応ソースガスの流
量比ＳｉＨ4 ／ＷＦ6 を０．２〜０．５とすることによ
り、不均一な突起の原因となるタングステン粒の形成が
抑止された状態で、表面反応によりタングステン核が形
成されて表面状態の均一で膜厚が略一定のタングステン
膜が成長形成する。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、ＣＶＤ法により、スト
レスマイグレーションやエレクトロマイグレーションの
発生が抑えられるとともに段差披覆性にも優れたタング
ステン膜を、その表面を均一な成長状態として略一定の
膜厚に形成することが可能となる。
レスマイグレーションやエレクトロマイグレーションの
発生が抑えられるとともに段差披覆性にも優れたタング
ステン膜を、その表面を均一な成長状態として略一定の
膜厚に形成することが可能となる。
【図１】本発明の実施の形態において形成されたタング
ステン膜の金属組織の表面モフォロジーを示す顕微鏡写
真である。
ステン膜の金属組織の表面モフォロジーを示す顕微鏡写
真である。
【図２】従来の形成方法によって形成されたタングステ
ン膜の金属組織の表面モフォロジーを示す顕微鏡写真で
ある。
ン膜の金属組織の表面モフォロジーを示す顕微鏡写真で
ある。
【図３】混合ガスの流量比ＳｉＨ4 ／ＷＦ6 を変えてタ
ングステン核を成長させた場合のタングステン膜の表面
における面割れ発生確率を示す特性図である。
ングステン核を成長させた場合のタングステン膜の表面
における面割れ発生確率を示す特性図である。
Claims (22)
- 【請求項１】 化学気相成長法によりタングステン膜を
形成する金属薄膜の形成方法において、 反応ソースガスとして、６フッ化タングステン（Ｗ
Ｆ6 ）ガスと、前記６フッ化タングステンに対して還元
性を有する還元ガスとの混合ガスを用い、前記６フッ化
タングステンガスと前記還元ガスの流量比を形成される
タングステン薄膜に面荒れが生じない範囲として、タン
グステン核を形成することを特徴とする金属薄膜の形成
方法。 - 【請求項２】 前記６フッ化タングステンガスと前記還
元ガスの流量比を０．２〜０．５とすることを特徴とす
る請求項１に記載の金属薄膜の形成方法。 - 【請求項３】 前記還元ガスとして、モノシラン（Ｓｉ
Ｈ4 ）ガス、ジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）ガス及びジボラン
（Ｂ2 Ｈ6 ）ガスからなる群から選択された１種を用い
ることを特徴とする請求項１に記載の金属薄膜の形成方
法。 - 【請求項４】 前記還元ガスがモノシラン（ＳｉＨ4 ）
ガスであることを特徴とする請求項１に記載の金属薄膜
の形成方法。 - 【請求項５】 前記６フッ化タングステン（ＷＦ6 ）ガ
スと、前記モノシラン（ＳｉＨ4 ）ガスとの流量比Ｓｉ
Ｈ4 ／ＷＦ6 を０．２〜０．５とすることを特徴とする
請求項４に記載の金属薄膜の形成方法。 - 【請求項６】 前記タングステン核の形成温度を４３０
℃〜４７０℃に設定することを特徴とする請求項１に記
載の金属薄膜の形成方法。 - 【請求項７】 前記タングステン核の形成圧力を１．５
Ｔｏｒｒ〜１．９Ｔｏｒｒに設定することを特徴とする
請求項１に記載の金属薄膜の形成方法。 - 【請求項８】 前記タングステン核の形成後、反応ソー
スガスとして、６フッ化タングステン（ＷＦ6 ）ガスと
水素（Ｈ2 ）ガスとの混合ガスを用い、前記タングステ
ン膜を形成することを特徴とする請求項１に記載の金属
薄膜の形成方法。 - 【請求項９】 化学気相成長法によりタングステン膜を
形成する金属薄膜の形成方法において、 反応ソースガスとして、６フッ化タングステン（Ｗ
Ｆ6 ）ガスとモノシラン（ＳｉＨ4 ）ガスとの混合ガス
を用い、両者の流量比ＳｉＨ4 ／ＷＦ6 を０．２〜０．
５として、タングステン核を形成することを特徴とする
金属薄膜の形成方法。 - 【請求項１０】 前記タングステン核の形成温度を４３
０℃〜４７０℃に設定することを特徴とする請求項９に
記載の金属薄膜の形成方法。 - 【請求項１１】 前記タングステン核の形成圧力を１．
５Ｔｏｒｒ〜１．９Ｔｏｒｒに設定することを特徴とす
る請求項９に記載の金属薄膜の形成方法。 - 【請求項１２】 前記タングステン核の形成後、反応ソ
ースガスとして、６フッ化タングステン（ＷＦ6 ）と水
素（Ｈ2 ）ガスとの混合ガスを用い、タングステン膜を
形成することを特徴とする請求項９に記載の金属薄膜の
形成方法。 - 【請求項１３】 前記タングステン膜を半導体装置の配
線膜とすることを特徴とする請求項１２に記載の金属薄
膜の形成方法。 - 【請求項１４】 前記タングステン膜の下地膜として、
チタン（Ｔｉ）膜及び窒化チタン（ＴｉＮ）膜をスパッ
タ法により順次形成し、この下地膜上に前記タングステ
ン膜を形成することを特徴とする請求項９〜１３のいず
れか１項に記載の金属薄膜の形成方法。 - 【請求項１５】 化学気相成長法によりタングステン薄
膜を形成する金属薄膜の形成方法において、 タングステン核を形成する第１段階と、前記タングステ
ン核からタングステン膜を成長させる第２段階とを含
み、 前記第１段階において、反応ソースガスとして、６フッ
化タングステン（ＷＦ6 ）ガスと、前記６フッ化タング
ステンに対して還元性を有する還元ガスとの混合ガスを
用い、前記６フッ化タングステンガスと前記還元ガスの
流量比を、形成されるタングステン膜に面荒れが生じな
い範囲として、タングステン核を形成することを特徴と
する金属薄膜の形成方法。 - 【請求項１６】 前記６フッ化タングステンガスと前記
還元ガスの流量比を０．２〜０．５とすることを特徴と
する請求項１５に記載の金属薄膜の形成方法。 - 【請求項１７】 前記還元ガスとして、モノシラン（Ｓ
ｉＨ4 ）ガス、ジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）ガス及びジボラ
ン（Ｂ2 Ｈ6 ）ガスから成る群から選択された１種を用
いることを特徴とする請求項１５に記載の金属薄膜の形
成方法。 - 【請求項１８】 前記還元ガスがモノシラン（Ｓｉ
Ｈ4 ）ガスであることを特徴とする請求項１５に記載の
金属薄膜の形成方法。 - 【請求項１９】 前記６フッ化タングステン（ＷＦ6 ）
ガスと、前記モノシラン（ＳｉＨ4 ）ガスとの流量比Ｓ
ｉＨ4 ／ＷＦ6 を０．２〜０．５とすることを特徴とす
る請求項１５に記載の金属薄膜の形成方法。 - 【請求項２０】 前記タングステン核の形成温度を４３
０℃〜４７０℃に設定することを特徴とする請求項１５
に記載の金属薄膜の形成方法。 - 【請求項２１】 前記タングステン核の形成圧力を１．
５Ｔｏｒｒ〜１．９Ｔｏｒｒに設定することを特徴とす
る請求項１５に記載の金属薄膜の形成方法。 - 【請求項２２】 前記第２段階において、反応ソースガ
スとして、６フッ化タングステン（ＷＦ6 ）ガスと水素
（Ｈ2 ）ガスとの混合ガスを用い、タングステン膜を形
成することを特徴とする請求項１５〜１８のいずれか１
項に記載の金属薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31134997A JPH10189493A (ja) | 1996-10-29 | 1997-10-28 | 金属薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30373196 | 1996-10-29 | ||
| JP8-303731 | 1996-10-29 | ||
| JP31134997A JPH10189493A (ja) | 1996-10-29 | 1997-10-28 | 金属薄膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10189493A true JPH10189493A (ja) | 1998-07-21 |
Family
ID=26563609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31134997A Pending JPH10189493A (ja) | 1996-10-29 | 1997-10-28 | 金属薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10189493A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005528808A (ja) * | 2002-06-04 | 2005-09-22 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 銅膜の堆積 |
-
1997
- 1997-10-28 JP JP31134997A patent/JPH10189493A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005528808A (ja) * | 2002-06-04 | 2005-09-22 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 銅膜の堆積 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6284646B1 (en) | Methods of forming smooth conductive layers for integrated circuit devices | |
| US5028565A (en) | Process for CVD deposition of tungsten layer on semiconductor wafer | |
| CA2067565C (en) | Deposition of tungsten | |
| US6399490B1 (en) | Highly conformal titanium nitride deposition process for high aspect ratio structures | |
| US6204175B1 (en) | Method of depositing a smooth conformal aluminum film on a refractory metal nitride layer | |
| JPH05315284A (ja) | コンタクト部形成方法 | |
| WO1998028783A1 (en) | Method of nucleation used in semiconductor devices | |
| JP2599560B2 (ja) | ケイ化タングステン膜形成方法 | |
| JP3744554B2 (ja) | 薄膜形成方法 | |
| JPH05129231A (ja) | 電極配線 | |
| JP3003607B2 (ja) | バリア膜の形成方法と半導体装置 | |
| JP3628570B2 (ja) | タングステン薄膜の形成方法、半導体装置の製造方法 | |
| JPH10189493A (ja) | 金属薄膜の形成方法 | |
| JPH09260306A (ja) | 薄膜形成方法 | |
| US6211082B1 (en) | Chemical vapor deposition of tungsten using nitrogen-containing gas | |
| JPH03110842A (ja) | 堆積膜形成法 | |
| JP3123494B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JPS61166970A (ja) | アルミニウム膜の形成方法 | |
| JP3868043B2 (ja) | タングステン窒化膜の製造方法及びこれを用いた金属配線製造方法 | |
| JP2831770B2 (ja) | 堆積膜形成法 | |
| JP2752961B2 (ja) | 堆積膜形成法 | |
| JPH07172810A (ja) | ジクロロシラン及び六弗化タングステンからの接着性珪化タングステン膜の堆積 | |
| JP2781219B2 (ja) | 堆積膜形成法 | |
| JP3027987B2 (ja) | 金属膜又は金属シリサイド膜の形成方法及び半導体装置の製造方法 | |
| JPH01129969A (ja) | 金属薄膜形成方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20040416 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20050217 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071120 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080121 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20080212 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080617 |