TW294844B - - Google Patents

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2〇4β44 a? _Β7__五、發明説明（1 ) 〔產業上之利用領域〕 本發明，係有關薄膜形成方法，特別關於根據化學性 氣相成長法（以下，稱爲CVD法）的鎢薄膜之形成方法 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 〔習知技藝〕 在最近的半導體製造技術的領域，元件之高集體化， 微細化很進步。隨之，元件的負擔也變大，而引起各種問 題。亦即配線之微細化造成高電流密度，結果，將容易引 起稱爲電子遷移（electromigration)的斷線。特別係》 目前之配線材料的鋁（A艾）係以濺射法形成，但是根據 此方法時，在微細之孔部其段差被覆性會變差，在孔部的 底和側壁將不容易形成膜，比平坦部其膜之厚度將會變成 非常薄。因此，在孔部的側壁將更容易引起斷線，而成爲 降低元件之可靠性的原因。 關於如此之微細孔的外圍之配線，目前，根據CVD 法的鎢（W)膜正受到注目。根據此方法之W膜，即使在 高寬比2以上的微細孔也能以良好之段差被覆性成膜，同 時具有材料的耐電子遷移性高之優點。 根據CVD法的W膜，通常係在加熱成4 0 0〜 5 0 0 °C之基板上，做爲原料氣體將WF6 ，做爲還原氣 體導入H2 ，使此等反應而形成。同時，做爲形成W膜的 底子多爲T i N膜，但是在該Τ ί N膜上之WF6和112的 反應，不容易發生反應起始之核形成，而會使成膜分佈劣 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝_ 、vs 旅 本紙浪尺度適用中國國家標丰（CNS ) A4規格（210X 297公釐） A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五 •發明説明 ( 2 ) 1 I 化 0 此 時 9 通 常 係 在 反 應 起 始 導 入 S i Η 4 9 根 據 W F 6 1 和 S i Η 4 的 反 應 全 面 地 進 行 在 基 板 全 面 之 核 形 成 9 其 根 1 1 | 據 W F 6和Η 2 以 高 速 進 行 成 膜 0 /—V 1 先 閱 1 I 1 1 ( 發 明 所 要 解 決 之 課 題 ) 背 面 1 I 之 1 I 以 上 述 習 知 方 法 形 成 的 W 膜 有 如 下 之 問 題 Ο 亦 即 根 據 注 意 1 1 事 1 W F 6和Η 2 形 成 的 W 膜 關 於 段 差 被 覆 性 具 有 良 好 之 特 性 項 再 \ 1 裝 I 0 另 — 方 面 > 因 爲 構 成 其 膜 的 W 之 結 晶 粒 粗 糙 ， 所 以 膜 表 本 百 面 凹 凸 不 平 形 態 學 上 差 0 結 果 ， 將 會 產 生 膜 的 反 射 比 會 1 1 | 明 顯 降 低 之 缺 點 〇 此 事 將 會 在 製 牌 工 程 和 蝕 刻 工 程 成 爲 大 — 1 1 的 問 題 〇 1 1 在 已 往 之 W 膜 形 成 方 法 ， 係 根 據 把 成 膜 壓 力 在 數 十 訂 1 T 0 r r 至 大 氣 壓 程 度 的 高 壓 力 進 行 而 改 善 表 面 形 態 9 1 I 但 是 不 能 說 是 已 充 份 地 改 善 〇 同 時 9 已 知 除 了 高 壓 力 外 9 1 I 在 成 膜 中 和 反 應 氣 體 — 起 添 加 N 2 時 9 表 面 形 態 將 會 更 良 1 旅 好 〇 但 是 9 添 加 N 2 將 會 招 致 膜 電 阻 率 之 增 大 ， 使 配 線 電 1 阻 增 大 ， 元 件 的 性 能 劣 化 〇 1 1 本 發 明 之 的 係 鑑 於 上 述 問 題 J 提 供 能 夠 不 降 低 W 1 膜 之 電 阻 率 等 特 性 而 形 成 表 面 形 態 良 好 且 反 射 比 高 的 W 1 膜 之 薄 膜 形 成 方 法 0 1 | C 爲 了 解 決 課 題 之 方 法 ) 1 1 1 有 關 本 發 明 的 薄 膜 形 成 方 法 > 係 在 加 熱 之 基 板 上 使 用 1 1 C V D 法 堆 稹 W 膜 的 方 法 ， 由 做 爲 膜 形 成 之 起 始 的 階 段 根 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明说明（3) 據貿？6和5 i H4之反應在基板表面形成核的第1階段， 和連續在第1階段之根據评？6和112的反應之形成W膜的 第2階段而成，將第1階段及第2階段交互地重複之方法 〇 係在前述方法，當W膜的全體厚度爲特定厚度（t ) 時，把形成厚度t之W膜用的全體工程，以第1階段和第 2階段之組而成的工程分割，將第1階段和第2階段而成 之工程以等於分割數的次數重複之方法。 根據CVD法的W膜之成長，通常係根據W結晶粒的 集團性成長而產生。把根據如此方法形成之W膜以其結晶 粒徑觀察時，例如，1 0 0 0〜2 0 0 0埃的膜厚部份之 結晶粒徑雖爲5 0 0埃或其以下程度的微細粒徑，但在 2 0 Q 0埃以上之處其結晶粒徑會增大。並且例如在1 a m厚度的部份，結晶粒徑將會變成4 0 0 0埃。如此地 ，在W膜具有隨著膜之成長而結晶粒徑將會粗大化的特性 0 如上述根據C V D法之W膜成長的從膜成長途中之結 晶粒的粗大化，可能係因特定結晶方向會優先地成長而發 生。同時膜成長起始之微細結晶粒的形成，可能係根據在 成膜起始進行之根據WF6和S i H4在基板上的核形成而 產生。 在本發明，係根據上述想法，注意到在根據C V D法 之W膜成長的起始之微細結晶粒的形成，根據在w膜之成 長:途中導入核形成步驟，使之W膜變厚時，也能夠把結晶 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） n' —^—1* If nn tm —^n .^1 n^i (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（4 ) 粒維持成微細狀態者。 〔作用〕 本發明，係在根據CVD法的W膜形成中，成膜起始 之時在底子的T i N上進行能夠形成均勻之核的根據 WF6和S i H4之反應，並且連續地進行根據WF6和H2 的W膜之成長。然後，在W膜成長而結晶粒粗大化之前， 再度進行根據WF 6和S i H4的核形成步驟，其後連續地 進行根據评？6和112之W膜的成長。有需要時，將把上述 核形成步驟和W膜成長步驟之組重複多數次。根據如此地 進行薄膜形成，即使W膜變厚至某程度，也能夠將結晶粒 維持微細狀態。 〔實施例〕 以下，把本發明的實施例顯示具體性成膜條件例說明 0 實施例1 : 將w膜之膜厚做爲1 〃 m，把該膜厚的W膜分成4次 使之成長。在4次W膜成長的各次，成膜起始時係進行核 形成步驟，其後進行W膜成長步驟。做爲核形成步驟，係 在內部壓力1 . 5To r r的條件下，把1 0 s c cm之 WF6及2 s c cm的S i H4導入1 0秒鐘。同時做爲W 膜成長步驟，在基板溫度5 0 0 °C，內部壓力4 0 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（21〇X 297公釐） II 1 I批衣 訂 旅 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^^4844 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五' 、發明説明 ( 5 ) 1 1 T 0 Γ r 之 條 件 下 9 將 1 0 0 S C C m 的 W F 6 及 1 1 1 0 0 0 S C C m 之 Η 2導入(L ! 0秒鐘 3該W膜成長步驟 1 I 的 時 間 > 係 W 膜 成 長 至 約 2 5 0 0 埃 之 厚 度 的 時 間 且 該 'S 請 1 之 膜 的 先 1 厚 度 係 相 當 於 結 晶 粒 保 持 在 微 細 狀 態 厚 時 間 0 根 據 閱 讀 1 實 行 如 上 述 之 成 膜 9 將 能 改 善 表 面 形 態 及 反 射 比 0 背 面 1 1 I 意 I 事 1 實 施 例 2 項 再 | 填 1 裝 I 把 W 膜 的 膜 厚 做 爲 4 0 0 0 埃 9 將 該 膜 厚 分 成 2 次 使 本 頁 W 膜 成 長 0 在 2 次 之 W 膜 成 長 9 分 別 和 上 述 實 施 例 1 時 一 '—， 1 1 I 樣 地 起 始 係 進 行 核 形 成 步 驟 ， 其 後 進 行 W 膜 成 長 步 驟 〇 1 1 I 做 爲 核 形 成 步 驟 的 成 膜 條 件 9 及 做 爲 W 膜 成 長 步 驟 之 成 膜 1 1 訂 1 條 件 ί 係 和 前 述 實 施 例 1 相 同 0 根 據 圖 1 所 示 的 照 片 以 本 發 明 之 薄 膜 形 成 方 法 製 作 1 1 的 W 膜 9 顯 示 即 使 W 膜 成 長 而 變 厚 結 晶 粒 也 —· 直 維 持 微 1 1 細 〇 相 對 地 > 如 圈 2 之 照 片 所 示 9 以 習 知 的 薄 膜 形 成 方 法 製 作 之 W 膜 ， 顯 示 W 膜 成 長 時 結 晶 粒 會 粗 大 化 0 因 此 9 根 1 | 據 本 發 明 的 薄 膜 形 成 方 法 > 將 能 改 善 表 面 形 態 0 同 時 5 做 1 1 爲 特 性 之 — 例 ， 在 本 發 明 的 方 法 爲 電 阻 率 9 2 Ω • 1 1 C m 9 反 射 比 爲 8 5 % ( V S S 1 ) ， 膜 應 力 爲 4 1 1 1 X 1 0 9 d y η / C m2 y 而 在 習 知 方 法 則 電 阻 率 爲 8 7 1 | μ Ω • C m > 反 射 比 爲 4 5 % ( V S S i ) 膜 應 力 爲 1 I 4 • 5 X 1 0 9 d y η / C m1 〇 顯 示 根 據 本 發 明 之 薄 膜 形 1 1 成 方 法 ， 能 夠 改 善 反 射 比 0 1 1 適 用 具 有 如 上 述 的 特 徴 之 本 發 明 的 薄 膜 形 成 方 法 時 » 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29?公釐） 經濟部中央標隼局員工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（6 ) 在微細孔部份將會改善段差被覆性。此事，係因爲本發明 之薄膜形成方法，比習知的薄膜形成方法在孔上部之膜的 撑出（over-hany)會減少之故。此點，也可能係根據W 膜成長途中的核形成步驟而在結晶成長發生變化之故。 〔發明之效果〕 如以上的說明顯示，根據本發明時，因爲在根據 CVD法之W膜形成方法，把核形成步驟和維持微細結晶 粒狀態的W膜成長步驟做爲一組之工程，將該工程，根據 以和做爲目標的膜厚之關係重複多數次而形成W膜，所以 能夠不降低電阻率等的W膜之特性地，將表面形態保持良 好，製作反射比高的W膜。 圖面之簡單說明 〔圖1〕 爲形成在基板上的薄膜之照片，係顯示根據有關本發 明的薄膜形成方法形成之W膜的結晶之粒子構造的W膜截 面之照片。 〔圖2〕 爲形成在基板上的薄膜之照片，係顯示根據習知的薄 膜形成方法形成之W膜的結晶之粒子構造的W膜截面之照 片。 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） I I I 裝 訂 I旅 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 3^4844 C8 D8 六、申請專利範圍 1.一種薄膜形成方法，主要係，在已加熱的基板上 將鎢膜以化學性氣相成長法堆積之方法中，其特徵爲，包 含做爲膜形成的起始階段根據WF6和S i H4之反應在基 板表面形成鎢的核之第1階段，和連績在該核形成的第1 階段之根據界？6和112的反應之形成鎢膜的第2階段，而 把前述第1階段及前述第2階段交互地重複者。 +2 .如申請專利範圍第1項所述之薄膜形成方法，其 中，把前述爲了形成鎢膜用的全體工程以將前述第1階段 和前述第2階段做爲一組之工程分割，把由前述第1階段 和第2階段所成的前述工程以和分割數相等之次數重複者 0 I I I I ^ 裝 訂 务 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公f ) 10