JPS6372881A

JPS6372881A - 薄膜形成方法

Info

Publication number: JPS6372881A
Application number: JP21750686A
Authority: JP
Inventors: Tetsuro Matsuda; 哲朗松田; Renpei Nakada; 錬平中田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-09-16
Filing date: 1986-09-16
Publication date: 1988-04-02

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。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は金属薄膜の形成方法に係わり、特にＣＶＤ法を
利用して高融点金属薄膜を形成する薄膜形成方法に関す
る。

（従来の技術）従来、例えば半導体装置の配線層の一部としてタングス
テン或いはモリブデンの窒化物膜を形成する場合、一般
に次の■〜■の方法が採用されている。

■　タングステン若しくはモリブデン膜を、窒素或いは
アンモニア等の窒化性雰囲気で直接窒化する。

■　タングステン若しくはモリブデンの窒化物をターゲ
ットとして、スパッタ法で膜形成する。

■　タングステン若しくはモリブデンを、スパツ夕法或
いは電子ビーム融解法等で気相中に導入し、窒素或いは
アンモニア等の窒化性雰囲気で膜形成する。

しかしながら、この種の方法にあっては次のような問題
があった。即ち、第１の方法は、高温で長時間の熱処理
が必要となる。本発明者等の実験によれば、例えば７０
０［’Ｃ］、１時間のアンモニア処理をタングステン膜
に施した場合、表面より５０［人］程度しか窒化されな
かった。従って、十分な窒化物膜を形成するためには、
より高温。

より長時間の熱処理が必要となり、半導体装置製造上の
大きな制約となる。第２及び第３の方法は、一般に気相
成長法に比べ段差被覆性が悪く、例えば急峻な段差部分
での配線材料として考えた場合、段差部分での「段切れ
」が生じる等の不都合が起こる。また、形成膜を上部と
下部材料の反応障壁として利用する場合、段差部での膜
の不完全性は特に深刻な問題であった。

（発明が解決しようとする問題点）このように従来方法では、限られた温度で、短時間に段
差被覆性の良好な金属窒化物膜を形成することは困難で
あった。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その０的
とするところは、第１に段差被覆性の良好な、第２に低
温から堆積可能で、且つ堆積速度の速い金属膜、特に高
融点金属の窒化物膜を形成することのできる薄膜形成方
法を提供することにある。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明の骨子は、モリブデン、タングステンの金属ハロ
ゲン化物とアンモニアを含むガスを用いたＣＶＤ法によ
り膜形成を行うことにある。

即ち本発明は、被処理基体の表面に金属膜若しくは金属
窒化物膜を形成する薄膜形成方法において、上記基体を
収容した容器内に、モリブデン若しくはタングステンの
金属ハロゲン化合物及びアンモニアを含むガスを導入す
ると共に、上記基体を加熱して、該基体の表面に金属薄
膜を気相成長するようにした方法である。

（作用）上記の方法であれば、次のような化学反応で金属膜若し
くは金属窒化物膜が形成されると考えられる。

即ち、金属膜の形成に関する反応は以下の如く記述され
る。

（金属ハロゲン化物）＋（アンモニア）→（金属ＩＩ）
　＋　（窒素）＋（酸）また、金属窒化物膜の形成に関
する反応は以下の如く記述される。

（金属ハロゲン化物）＋（アンモニア）＝（金属窒化物
）＋（酸）（実施例）以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は本発明の一実施例方法に使用したＣＶＤ装置を
示す概略構成図である。図中１１は石英製の反応管であ
り、タングステン窒化膜の形成に供される被処理基板１
２は、図示しない石英製ボート等にＭｌされて反応管１
１内に複数枚配置される。反応管１１内には、ガス導入
口１３から所定のガスが導入され、反応管１１内に導入
されたガスは排気ポンプ１４により排気される。また、
反応管１１の外部には加熱ヒータ１５が設けられており
、このヒータ１５により前記ｕｔ！１２１２が加熱され
るものとなっている。

次に、上記装置を用いた薄膜形成方法について説明する
。

まず、基板１２としては第２図（ａ）に示す如く、Ｓｔ
ウェハ２１上に５ｉ０２等の絶＆を膜２２を形成し、こ
の絶縁膜２２の一部に垂直溝２３を形成したものを用い
た。この基板１２を反応管１１内に配置し、加熱ヒータ
１５により基板１２を３５０［”Ｃ１に加熱した。この
状態で反応管１２内に、例えば６弗化タングステン（Ｗ
Ｆｓ）ガスを１０　［ｃｃ／ｓｉｎ　］　、アンモニア
（ＮＨ３）ガスを５００　［ｃｃ／ｗｉｎ　］　、アル
ゴン（Ａｒ）ガスを１０００　［ｃｃ／＠ｉｎ　］で導
入する。そして、排気ポンプ５により反応管１２内のガ
スを排気し、反応管１２内の圧力を０．２　　［ｔｏｒ
ｒｌに設定した。

これにより、第２図（ｂ）に示す如く、基板１２上に１
８０［λ／ｍ１ｎｌの速度でタングステン窒化膜２４が
堆積された。形成されたタングステン窒化膜２４は、段
差被覆性も良好で、例えば深さ１　ｒｕｖｔ］、幅１．
２　　［μｍｌの垂直溝２３においても平坦部と同一の
一様膜厚に形成された。

かくして本実施例方法によれば、ＷＦ８ガスとＮＨ３ガ
スとを用いたＣＶＤ法により、段差のある基板１２上に
タングステン窒化膜２４を形成することができる。そし
てこの場合、１８０　［人／■１ｎ　］と云う比較的速
い速度で膜形成することができ、さらに溝２３の段差部
においても段差被覆性良く膜形成することができる。こ
のため、タングステン窒化膜２４を配線層の一部として
用いる場合に特に有効であり、各種半導体装置の製造に
適用することができる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものでない
。実施例では６弗化タングステンガスとアンモニアガス
によりタングステン窒化膜の形成を行ったが、両者の導
入量と温度を変えることによりタングステン膜の形成も
可能である。また、６弗化タングステンガスに代えて、
６塩化タングステンガス等のハロゲン化合物を用いても
よい。

さらに、タングステン及びその窒化物膜の形成に限らず
、モリブデン及びその窒化物膜の形成に適用することも
できる。この場合、上記ハロゲン化合物ガスとして５弗
化モリブデンガス、５塩化モリブデンガス等のハロゲン
化合物を用いればよい。

また、高融点金属膜の堆積反応をより促進させるために
、容器内に導入したガスに光を照射するようにしてもよ
い。さらに、同じ理由で、被処理基体自体に光を照射す
るようにしてもよい。その他、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で、種々変形して実施することができる。

［発明の効果コ以上詳述したように本発明によれば、モリブデン、タン
グステン及びその窒化物膜を段差被覆性良く、且つ従来
法に比べて高速で形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例方法に使用したＣＶＤ装置を
示す概略構成図、第２図は上記装置を用いた薄膜形成工
程を示す断面図である。１１・・・反応管、１２・・・被処理基板、１３・・・
ガス導入口、１４・・・真空ポンプ、１５・・・加熱ヒ
ータ、２１・・・Ｓｔウェハ、２２・・・絶縁膜、２３
・・・溝部、２４・・・タングステン窒化膜。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被処理基体を収容した容器内に、モリブデン若し
くはタングステンの金属ハロゲン化合物及びアンモニア
を含むガスを導入すると共に、上記基体を加熱して、該
基体の表面に高融点金属薄膜を気相成長することを特徴
とする薄膜形成方法。
（２）前記基体の温度を、１５０〜１１００［℃］に設
定したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄
膜形成方法。
（３）前記ガスを、プラズマ状態としたことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の薄膜形成方法。
（４）前記ガス若しくは基体の少なくとも一方に、光を
照射することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
薄膜形成方法。
（５）前記金属薄膜を、金属窒化物としたことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の薄膜形成方法。
（６）前記金属薄膜の形成を、減圧下で行うことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜形成方法。