JP3082683B2 - Tungsten CVD film forming method - Google Patents
Tungsten CVD film forming methodInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はタングステンCVD
成膜方法に係り、特に、半導体集積回路装置の製造技術
において、タングステンCVD法によるコンタクト孔の
埋込工程に有効な技術に関する。The present invention relates to a tungsten CVD.
The present invention relates to a film forming method, and more particularly to a technology effective in a process of embedding a contact hole by a tungsten CVD method in a manufacturing technology of a semiconductor integrated circuit device.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、半導体集積回路装置の配線材
料として、タングステンなどの高融点金属材料が用いら
れている。その中でも半導体基板の配線あるいは、配線
層間を接続するコンタクト孔の埋込にブランケットタン
グステン膜を形成する技術がある。2. Description of the Related Art Conventionally, a refractory metal material such as tungsten has been used as a wiring material for a semiconductor integrated circuit device. Among them, there is a technique of forming a blanket tungsten film in a wiring of a semiconductor substrate or filling a contact hole connecting between wiring layers.
【0003】ブランケットタングステン膜は半導体集積
回路を形成する部分の全面にWF6とH2 を原料ガスと
するCVD法により成膜を行い、その後プラズマエッチ
ング法で等方的にブランケットタングステン膜全面をエ
ッチングする。その結果コンタクト孔のタングステンに
よる埋設が可能となり、その上部に例えばアルミなどの
低抵抗の金属を堆積させ、パターンニングすることによ
り、半導体集積回路を形成する。あるいは、直接ブラン
ケットタングステン膜をパターンニングする技術もあ
る。その際、例えばコンタクト孔の径が0.5μm以上
の半導体集積回路の場合、ブランケットタングステン膜
はそのコンタクト孔を十分に埋設するためには、少なく
ともその径以上の厚さが必要となる。膜厚が小さいとコ
ンタクト孔に空洞(ボイド)が生じ、コンタクト孔の接
続抵抗が増加し半導体集積回路の電気特性、処理時間の
遅延に大きく影響する。そのため、コンタクト孔を完全
に埋設するだけの膜厚を保持する必要が生じてくる。A blanket tungsten film is formed on the entire surface of a portion where a semiconductor integrated circuit is to be formed by a CVD method using WF 6 and H 2 as source gases, and then isotropically etched on the entire blanket tungsten film by a plasma etching method. I do. As a result, the contact hole can be buried with tungsten, and a low-resistance metal such as aluminum is deposited on the contact hole and patterned to form a semiconductor integrated circuit. Alternatively, there is a technique of directly patterning a blanket tungsten film. In this case, for example, in the case of a semiconductor integrated circuit having a contact hole having a diameter of 0.5 μm or more, the blanket tungsten film needs to have a thickness of at least the diameter in order to sufficiently bury the contact hole. If the film thickness is small, cavities (voids) are formed in the contact holes, and the connection resistance of the contact holes increases, which greatly affects the electrical characteristics of the semiconductor integrated circuit and the delay in processing time. Therefore, it is necessary to maintain a film thickness enough to completely bury the contact holes.
【0004】このような従来技術を用いてブランケット
タングステン膜厚を厚く成膜した場合、タングステン膜
の表面が荒れてしまう。これは、ブランケットタングス
テン膜の形成は、初期段階でタングステンの核を形成
し、その核からタングステンの結晶が成長していくが、
その結晶粒の大きさは個体差があり、膜厚が厚くなるに
つれ結晶粒径のばらつきが大きくなるためである。この
ようなタングステン膜表面の荒れにより、タングステン
膜をエッチング法で除去する際に、タングステンの残渣
が発生する可能性が大きくなる。このエッチングによる
残渣は、配線間のショートにつながり、半導体集積回路
製作歩留低下につながるため、好ましくない。[0004] When a blanket tungsten film is formed to have a large thickness using such a conventional technique, the surface of the tungsten film becomes rough. This is because the blanket tungsten film forms tungsten nuclei in the initial stage, and tungsten crystals grow from the nuclei.
This is because the size of the crystal grains varies from one individual to another, and as the film thickness increases, the variation in crystal grain size increases. Due to such roughness of the surface of the tungsten film, a possibility that a residue of tungsten is generated when the tungsten film is removed by the etching method is increased. The residue due to this etching is not preferable because it leads to a short circuit between the wirings and to a reduction in the production yield of the semiconductor integrated circuit.
【0005】上述のようなタングステン膜の表面荒れを
解決する方法として図4(A)に示すように、H2 還元
法によるWF6 の反応律速条件でタングステン膜を形成
する途中で、SiH4 還元法によるWF6 の供給律速条
件でタングステンあるいはタングステンとシリコンの合
金(WSiX )層を形成し、タングステンのグレイン成
長を妨げる方法が特開平6−275624号公報に開示
されている。As a method for solving the above-described surface roughness of the tungsten film, as shown in FIG. 4A, during the formation of the tungsten film under the reaction rate-limiting condition of WF 6 by the H 2 reduction method, the SiH 4 reduction is performed. law to form a tungsten or tungsten-silicon alloy (WSi X) layer at a feed rate limiting conditions of WF 6 by a method that prevents the grain growth of tungsten is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-275624.
【0006】すなわち図4(A)において、基板1の主
面に絶縁膜2が形成され、拡散層10に達するコンタク
ト孔5を設けた層間絶縁膜3が形成されている。層間絶
縁膜の上面からコンタクト孔の内面にバリアメタル4が
形成され、その上にW核形成層6、H2 還元法によるW
F6 の反応律速条件でタングステン膜7、SiH4 還元
法によるWF6 の供給律速条件でタングステンあるいは
タングステンとシリコンの合金(WSiX )層9および
H2 還元法によるWF6 の反応律速条件でタングステン
膜7を順次積層形成されている。That is, in FIG. 4A, an insulating film 2 is formed on a main surface of a substrate 1, and an interlayer insulating film 3 provided with a contact hole 5 reaching a diffusion layer 10 is formed. A barrier metal 4 is formed from the upper surface of the interlayer insulating film to the inner surface of the contact hole, on which a W nucleation layer 6 and W by H 2 reduction are formed.
Tungsten film 7 in the reaction rate-limiting conditions F 6, SiH 4 reduction method by the supply rate-determining condition of tungsten or tungsten-silicon alloy of WF 6 (WSi X) layer 9 and tungsten in reaction rate-limiting conditions WF 6 by H 2 reduction method The films 7 are sequentially formed.
【0007】また他の方法として図4(B)に示すよう
に、数回のH2 還元法によるWF6の反応律速条件での
タングステン膜の形成と、数回のSiH4 あるいはH2
還元法による供給律速条件でのタングステン膜の形成を
1回毎に交互に行い、反応律速条件膜と供給律速条件膜
との積層膜を形成する方法が特開平6−29236号公
報に開示されている。As another method, as shown in FIG. 4 (B), a tungsten film is formed by the H 2 reduction method several times under the condition of WF 6 reaction rate control, and several times by SiH 4 or H 2.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-29236 discloses a method in which a tungsten film is formed under a supply-limiting condition by a reduction method alternately every time, and a laminated film of a reaction-limiting film and a supply-limiting film is formed. I have.
【0008】すなわち図4(B)において、基板1上に
コンタクト孔5を設けた層間絶縁膜3が形成されてい
る。層間絶縁膜の上面からコンタクト孔の内面にバリア
メタル4が形成され、その上にH2 還元法によるWF6
の反応律速条件でのタングステン膜7の複数膜とSiH
4 あるいはH2 還元法による供給律速条件でのタングス
テン膜9,8の複数膜が一膜毎に交互に順次積層形成さ
れている。That is, in FIG. 4B, an interlayer insulating film 3 provided with a contact hole 5 is formed on a substrate 1. Interlayer insulating barrier metal 4 from the upper surface of the film on the inner surface of the contact hole is formed, WF 6 by H 2 reduction method thereon
Plural Tungsten Films 7 and SiH
A plurality of tungsten films 9 and 8 are alternately and sequentially formed for each film under the supply-limiting condition by the 4 or H 2 reduction method.
【0009】尚、供給律速条件とはCVDによる成膜を
行うときの条件において、(材料ガスの量)<(材料ガ
スが反応するのに必要なエネルギー:この場合は熱エネ
ルギー)、の関係にある条件のことをいい、タングステ
ンの場合この条件下では材料ガスがpoorなため、グ
レインの異常成長が抑制され、グレインサイズの揃った
緻密な膜が生成される。反応律速条件とはこれとは逆
に、(材料ガスの量)>(材料ガスが反応するのに必要
なエネルギー)、の関係にある条件のことをいい、タン
グステンの場合、材料ガスがrichのため、グレイン
の成長がばらつき(グレインの異常成長が生じ)、膜表
面の状態は非常に粗くなる。Note that the supply rate-determining condition is a condition in which a film is formed by CVD in a relationship of (amount of material gas) <(energy required for the material gas to react: thermal energy in this case). This refers to a certain condition. In the case of tungsten, since the material gas is poor under this condition, abnormal growth of grains is suppressed, and a dense film having a uniform grain size is generated. On the contrary, the reaction rate-limiting condition means a condition in which (amount of material gas)> (energy required for the material gas to react), and in the case of tungsten, the material gas is Therefore, the grain growth varies (abnormal grain growth occurs), and the state of the film surface becomes very rough.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら図4
(A)に示すSiH4 還元法によるタングステン膜の形
成では、反応ガスにSiH4 を用いているため、タング
ステンとシリコンの合金が形成されるから比抵抗が増加
し、半導体集積回路の処理時間が遅延するという問題点
を有する。However, FIG.
In the formation of a tungsten film by the SiH 4 reduction method shown in FIG. 3A, since SiH 4 is used as a reaction gas, an alloy of tungsten and silicon is formed, so that the specific resistance increases and the processing time of the semiconductor integrated circuit increases. There is a problem of delay.
【0011】一方、図4(B)に示す方法は、タングス
テンのグレイン成長を抑制する上では最も効果的である
と考えられる。しかしながら、反応律速条件から、供給
律速条件あるいは、その逆の交換の場合、反応ガスの種
類もしくは、ガス流量比の変更が必要なため、目標とす
るガス流量あるいは成膜圧力を保持するまで1回の条件
変更で、少なくとも数秒〜十数秒の時間を要する。その
ため上記図4(B)に示す方法では、反応律速条件での
形成と供給律速条件での形成をそれぞれ数回行っている
から、生産性が著しく低下する問題が生じてくる。On the other hand, the method shown in FIG. 4B is considered to be the most effective in suppressing the grain growth of tungsten. However, when changing from the reaction rate-limiting condition to the supply rate-limiting condition or vice versa, it is necessary to change the type of the reaction gas or the gas flow rate ratio. Requires at least several seconds to several tens of seconds. Therefore, in the method shown in FIG. 4B, the formation under the reaction rate-determining conditions and the formation under the supply rate-determining conditions are performed several times, respectively.
【0012】したがって本発明の目的は、比抵抗の増加
につながるタングステンとシリコンの合金を形成するこ
となく、生産性を向上させることが可能なタングステン
CVD成膜方法を提供することある。Accordingly, an object of the present invention is to provide a tungsten CVD film forming method capable of improving productivity without forming an alloy of tungsten and silicon which leads to an increase in specific resistance.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、基板上
の層間絶縁膜にコンタクト孔が設けられ、前記コンタク
ト孔を充填して前記層間絶縁膜上に所定の膜厚を有する
タングステン膜を形成するタングステンCVD成膜方法
において、WF 6 のSiH 4 還元によりW核形成層を形
成する工程と、前記W核形成層上にWF6 反応律速条件
のH2 還元による第1のW膜を前記コンタクト孔を完全
に充填して形成する工程と、前記第1のW膜上にWF6
供給律速条件のH2 還元による第2のW膜を形成する工
程と、前記第2のW膜上にWF6 反応律速条件のH2 還
元による第3のW膜を形成する工程とを有し、前記W核
形成層、前記第1のW膜、前記第2のW膜および前記第
3のW膜のみから前記所定の膜厚を有するタングステン
膜を形成するタングステンCVD成膜方法にある。 A feature of the present invention is that a contact hole is provided in an interlayer insulating film on a substrate, and the contact hole is filled to form a tungsten film having a predetermined thickness on the interlayer insulating film. Forming a W nucleation layer by reducing WF 6 with SiH 4, and forming a first W film on the W nucleation layer by H 2 reduction under a WF 6 reaction rate-determining condition. Completely filling and forming the contact hole; and forming WF 6 on the first W film.
Forming a second W film by H 2 reduction under a supply-limiting condition; and forming a third W film by H 2 reduction under a WF 6 reaction-limiting condition on the second W film. And a tungsten CVD film forming method for forming a tungsten film having the predetermined thickness only from the W nucleation layer, the first W film, the second W film, and the third W film .
【0014】このような本発明によれば、WF6 のH2
還元法による供給律速条件で成膜したタングステン膜
は、WF6 ガスが不足するため、タングステングレイン
成長の進行が遅くなると考えられ、そのためブレインサ
イズを小さく保つことができる。また、反応律速条件か
ら供給律速条件への変更を1回にすることで、成膜に要
する時間を短縮することができ、生産性の阻害を抑制で
きる。According to the present invention, H 2 of WF 6 is used.
In the tungsten film formed under the supply-limiting condition by the reduction method, the progress of the tungsten grain growth is considered to be slow due to the shortage of WF 6 gas, so that the brain size can be kept small. In addition, by changing the reaction rate-limiting condition to the supply rate-limiting condition only once, the time required for film formation can be shortened, and the inhibition of productivity can be suppressed.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
説明する。Next, an embodiment of the present invention will be described.
【0016】まず図2はタングステンCVD成膜装置を
示す図であり、(A)はレイアウトの構成を示し、
(B)は成膜用チャンバー(デポチャンバー)を示す。FIG. 2 is a view showing a tungsten CVD film forming apparatus. FIG. 2A shows a layout configuration.
(B) shows a deposition chamber (deposition chamber).
【0017】まず図2(A)に示すように、半導体集積
回路を形成するウェハーはロードロック室11、オリエ
ンテーションフラット(オリフラ)アライナー12を通
り、成膜用チャンバー13〜15にそれぞれ搬送され
る。First, as shown in FIG. 2A, a wafer forming a semiconductor integrated circuit is transferred to a film forming chamber 13 to 15 through a load lock chamber 11 and an orientation flat (orientation flat) aligner 12.
【0018】成膜用チャンバーは図2(B)に示すよう
に、ウェハーを加熱するウェハーステージ16とガスを
供給するシャワーヘッド17を有して構成される。As shown in FIG. 2B, the film forming chamber includes a wafer stage 16 for heating the wafer and a shower head 17 for supplying gas.
【0019】原料となる反応ガス(WF6 ,SiH4 ,
H2 )は各々独立した供給源より供給され、シャワーヘ
ッド17の直前で混合され、ステージ上のウェハーに供
給される。ウェハーを加熱するウェハーステージは40
0〜500℃に保持されておりウェハー上にタングステ
ン膜が形成される。尚それぞれの成膜用チャンバーは同
様の機能を備えており、各々のチャンバーで同一の動作
を行う。更に各成膜チャンバーには真空排気口18が設
置されており真空排気され、その先に設置されたバルブ
19の開度で成膜チャンバー内の真空度の調節する。A reaction gas (WF 6 , SiH 4 ,
H 2 ) are supplied from independent supply sources, mixed immediately before the shower head 17, and supplied to the wafer on the stage. 40 wafer stages to heat the wafer
The temperature is maintained at 0 to 500 ° C., and a tungsten film is formed on the wafer. Note that each of the film forming chambers has a similar function, and performs the same operation in each of the chambers. Further, each of the film forming chambers is provided with a vacuum exhaust port 18, which is evacuated, and the degree of vacuum in the film forming chamber is adjusted by the opening degree of a valve 19 provided in front thereof.
【0020】次に本発明の実施の形態のタングステン膜
の形成方法について、図1を参照して説明する。Next, a method of forming a tungsten film according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【0021】図1(A)に示すように、シリコン基板1
または金属配線1上に絶縁膜、層間絶縁膜2,3を形成
する。絶縁膜2はシリコン基板上にのみ形成し、熱酸化
法により熱酸化膜を形成する。層間絶縁膜3としてCV
D法によりBPSG(Boro Phospho Si
licate Glass)膜を形成する。その後フォ
トレジストを使用してコンタクト孔5と開孔する。この
際に開孔部下部のシリコン基板または金属配線1が露出
しているため、絶縁膜2の開孔部および層間絶縁膜3の
上部を覆うバリヤメタル膜4をスパッタリング法により
形成する。As shown in FIG. 1A, a silicon substrate 1
Alternatively, an insulating film and interlayer insulating films 2 and 3 are formed on the metal wiring 1. The insulating film 2 is formed only on the silicon substrate, and a thermal oxide film is formed by a thermal oxidation method. CV as interlayer insulating film 3
BPSG (Boro Phospho Si)
(Late glass) film is formed. Thereafter, a contact hole 5 is formed using a photoresist. At this time, since the silicon substrate or the metal wiring 1 under the opening is exposed, the barrier metal film 4 covering the opening of the insulating film 2 and the upper part of the interlayer insulating film 3 is formed by the sputtering method.
【0022】この際バリヤメタル膜4としては耐腐蝕性
およびその上部に形成するタングステン膜との密着性を
考慮して、膜厚150〜160nmの窒化チタン膜が好
ましい。At this time, the barrier metal film 4 is preferably a titanium nitride film having a thickness of 150 to 160 nm in consideration of corrosion resistance and adhesion to a tungsten film formed thereon.
【0023】次に、タングステン膜の形成方法について
説明する。先ず、タングステンの核を形成するため、成
膜圧力20〜40Torr,WF6 =20〜40scc
m、SiH4 =10〜20sccmの範囲内の条件でタ
ングステン核形成を行うW核形成層6を形成する。この
際タングステン膜の核形成は膜厚約50nmで実施し
た。Next, a method for forming a tungsten film will be described. First, in order to form a nucleus of tungsten, a film formation pressure of 20 to 40 Torr and WF 6 = 20 to 40 sccc
A W nucleation layer 6 for forming tungsten nuclei is formed under the conditions of m and SiH 4 = 10 to 20 sccm. At this time, the nucleation of the tungsten film was performed at a film thickness of about 50 nm.
【0024】その後H2 還元のWF6 の反応律速条件で
第1のW膜であるタングステン膜7Aを形成する。本発
明の実施の形態では成膜圧力80〜100Torr,W
F6=90〜100sccm,H2 =500〜1000
sccmの条件を用いた。Thereafter, a tungsten film 7A, which is a first W film, is formed under the rate-limiting condition of WF 6 for H 2 reduction. In the embodiment of the present invention, the film forming pressure is 80 to 100 Torr, W
F 6 = 90-100 sccm, H 2 = 500-1000
The condition of sccm was used.
【0025】このH2 還元法によるWF6 の反応律速条
件膜の膜厚は、埋設しようとするコンタクト孔の径に依
存する。例えば、0.6μm径のコンタクト孔を埋設し
ようとするときには350〜400nmのタングステン
膜厚が必要となる。The film thickness of the WF 6 reaction-limiting condition film by the H 2 reduction method depends on the diameter of the contact hole to be buried. For example, when burying a contact hole having a diameter of 0.6 μm, a tungsten film thickness of 350 to 400 nm is required.
【0026】次に、第2のW膜としてH2 還元法による
WF6 の供給律速条件によるタングステン膜8を形成す
る。この供給律速条件のタングステン膜8は、反応律速
条件のタングステン膜7Aでコンタクト孔が埋設された
後に形成する。Next, as the second W film, a tungsten film 8 is formed by the H 2 reduction method under the condition of controlling the supply of WF 6 . The tungsten film 8 under the supply control condition is formed after the contact hole is buried with the tungsten film 7A under the reaction control condition.
【0027】この実施の形態では成膜圧力80〜Tor
r,WF6 =10〜30sccm、H2 =1500〜2
000sccmの範囲内の条件を用い、膜厚約50nm
の供給律速条件のタングステン膜8を形成する。In this embodiment, the film forming pressure is 80 to Torr.
r, WF 6 = 10~30sccm, H 2 = 1500~2
Using a condition in the range of 000 sccm, a film thickness of about 50 nm
The tungsten film 8 is formed under the supply rate-determining conditions.
【0028】その後さらに第3のW膜として、第1のW
膜と同様の反応律速条件のタングステン膜7Bを約50
nmの膜厚に形成する。Thereafter, a first W film is further formed as a third W film.
About 50% of the tungsten film 7B under the same reaction control conditions as the film is used.
It is formed to a thickness of nm.
【0029】次に本発明によるタングステン膜表面の膜
表面の平滑さの改善結果について、図を参照して説明す
る。本発明では、シリコンウェハー上に熱酸化法によ
り、酸化膜を450nm成長させ、その後バリヤメタル
膜として窒化チタン膜を150nm堆積させた。その
後、表1に示すX,Y,Zの3種類の方法で同一膜厚
(500nm)となるようタングステン膜を形成した。Next, the result of improving the smoothness of the tungsten film surface according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the present invention, an oxide film is grown to 450 nm on a silicon wafer by a thermal oxidation method, and then a 150 nm titanium nitride film is deposited as a barrier metal film. Thereafter, a tungsten film was formed by the three methods of X, Y, and Z shown in Table 1 so as to have the same film thickness (500 nm).
【0030】Xは一般的の従来技術の方法、Yは本発明
の方法、Zは図4(B)の従来技術の方法である。X is the general prior art method, Y is the method of the present invention, and Z is the prior art method of FIG. 4B.
【0031】[0031]
【表1】 [Table 1]
【0032】次に、上記3通りの方法で成膜したタング
ステン膜の表面反射率(Reflectivity)を
測定した。Next, the surface reflectivity (reflectivity) of the tungsten film formed by the above three methods was measured.
【0033】一般的に表面反射率は、膜表面の粗さを表
す指標として用いられており、波長480nmのArレ
ーザー光をウェハーに対し垂直に入射し、入波波と反射
波の強度比から、表面の平滑さを測定するものである。In general, the surface reflectance is used as an index indicating the roughness of the film surface. An Ar laser beam having a wavelength of 480 nm is perpendicularly incident on the wafer, and the surface reflectance is calculated from the intensity ratio of the incident wave and the reflected wave. , To measure the smoothness of the surface.
【0034】上記3通りの方法で成膜したタングステン
膜の表面反射率の比較はベアシリコン(Bare S
i:シリコンそのもの)の表面反射率を1としてべアシ
リコンに対する各タングステン膜の相対表面反射率と算
出し、その値をもって比較を行った。The comparison of the surface reflectivity of the tungsten film formed by the above three methods was performed using bare silicon (Bare S).
The relative surface reflectivity of each tungsten film with respect to bare silicon was calculated with the surface reflectivity of (i: silicon itself) being 1, and the value was used for comparison.
【0035】その結果を図3(A)に示す。図3(A)
から、本発明の方法Yで成膜したタングステン膜の表面
反射率は、図4(B)の従来技術の方法Zで成膜したタ
ングテン膜の表面反射率よりもやや劣るが、WF6 の反
応律速条件のみで成膜した一般的の方法Xで成膜したタ
ングテン膜の表面反射率よりも反射率は大きく上昇して
おり、タングステン膜表面の平滑化の効果が得られてい
ることが判る。FIG. 3A shows the result. FIG. 3 (A)
From the surface reflectance of the tungsten film method was formed by Y in the present invention is slightly inferior to the surface reflectance of Tanguten film formed by the method Z of the prior art of FIG. 4 (B), the reaction of WF 6 The reflectivity is much higher than the surface reflectivity of the tungsten film formed by the general method X formed only under the rate-determining condition, and it can be seen that the effect of smoothing the surface of the tungsten film is obtained.
【0036】さらに本発明の成膜方法Yで成膜したタン
グステン膜をプラズマエッチングしたのち、走査電子顕
微鏡による表面観察を行った結果、タングステンの残渣
が発生していないことを確認した。After the tungsten film formed by the film forming method Y of the present invention was plasma-etched, the surface was observed by a scanning electron microscope. As a result, it was confirmed that no tungsten residue was generated.
【0037】次に、上記3通りのタングステン膜形成方
法にて、同一膜厚のタングステン膜を形成したときの所
要成膜時間(Deposition Time)を図3
(B)に示す。Next, the required film formation time (Deposition Time) when a tungsten film having the same thickness is formed by the above three methods of forming a tungsten film is shown in FIG.
(B) shows.
【0038】図3(B)から、タングステン膜形成方法
ZではWF6 の反応供給律速条件のみで成膜するタング
ステン膜形成方法Xに比べ、約1.7倍成膜時間が多く
要するため、スループットは約45%低下が見込まれ
る。これに対して本発明のタングステン膜形成方法Yで
は、方法Xと比較してスループット低下を約15%で抑
えることができる。FIG. 3B shows that the tungsten film forming method Z requires about 1.7 times as long a film forming time as the tungsten film forming method X in which the film is formed only under the reaction supply rate-limiting condition of WF 6. Is expected to decrease by about 45%. On the other hand, in the tungsten film forming method Y of the present invention, the decrease in throughput can be suppressed by about 15% as compared with the method X.
【0039】以上の図3(A)および図3(B)によ
り、平滑さとスループットを総合的に評価すると、本発
明の方法Yが一般的の従来技術の方法Xや図4(B)の
従来技術の方法Zより実用的で優れていることが判る。Referring to FIGS. 3A and 3B, when the smoothness and the throughput are comprehensively evaluated, the method Y of the present invention is the general method X of the prior art and the conventional method X of FIG. 4B. It turns out that it is more practical and superior to the technical method Z.
【0040】[0040]
【発明の効果】本発明の第1の効果は、WF6 反応律速
条件のH2 還元法によるタングステン膜の成長途中にW
F6 供給律速条件のH2 還元法のタングステン膜を介在
させることにより、タングステン膜表面を平滑にするこ
とができる。The first effect of the present invention is that during the growth of the tungsten film by the H 2 reduction method under the WF 6 reaction rate-determining condition,
The surface of the tungsten film can be made smooth by interposing a tungsten film formed by the H 2 reduction method under the condition of F 6 supply control.
【0041】その理由は、タングステンのグレイン成長
を途中で妨げることにより、表面近傍のタングステンの
グレインサイズが小さくなるからである。The reason is that the grain size of tungsten near the surface is reduced by hindering the grain growth of tungsten on the way.
【0042】本発明の第2の効果は、H2 還元法のみの
タングステン膜を用いることで、タングステン膜の比抵
抗増加を抑制できる。The second effect of the present invention is that by using a tungsten film formed only by the H 2 reduction method, an increase in the specific resistance of the tungsten film can be suppressed.
【0043】その理由は、SiH4 還元法を用いたとき
のタングステンとシリコンの合金化(WSiX )を防ぐ
ことができるからである。[0043] This is because it is possible to prevent alloying of tungsten and silicon when using SiH 4 reduction method (WSi X).
【0044】本発明の第3の効果は、タングステン膜の
成長途中に介在させるグレインサイズの小さいタングス
テン膜を1層のみにすることにより、生産性の低下を最
小限に抑えられる。The third effect of the present invention is that the productivity is minimized by using only one tungsten film having a small grain size which is interposed during the growth of the tungsten film.
【0045】その理由は、条件の変更時にかかる時間を
最小限に抑制できるからである。The reason is that the time required for changing the conditions can be minimized.
【図1】本発明の実施の形態のタングステンCVD成膜
方法を工程順に示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a tungsten CVD film forming method according to an embodiment of the present invention in the order of steps.
【図2】本発明の実施の形態に用いる製造装置の概略図
であり、(A)はレイアウトの構成を示し、(B)は成
膜用チャンバーを示す。FIGS. 2A and 2B are schematic diagrams of a manufacturing apparatus used in an embodiment of the present invention, wherein FIG. 2A shows a layout configuration, and FIG. 2B shows a film forming chamber.
【図3】本発明の方法による結果を従来技術の方法によ
る結果と比較した図であり、(A)はタングステン膜の
形成方法の相違によるタングステン膜表面の反射率を示
し、(B)はタングステン膜の形成方法の相違による成
膜時間を示す。3A and 3B are diagrams comparing the result of the method of the present invention with the result of the prior art method, wherein FIG. 3A shows the reflectance of the tungsten film surface due to the difference in the tungsten film forming method, and FIG. The film forming time depending on the method of forming the film is shown.
【図4】従来技術によるタングステンCVD膜をそれぞ
れ示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a tungsten CVD film according to the related art.
1 基板 2 絶縁膜 3 層間絶縁膜 4 パリアメタル 5 コンタクト孔 6 W核形成層 7,7A,7B WF6 反応律速条件のH2 還元によ
るW膜 8 WF6 供給律速条件のH2 還元によるW膜 9 WF6 供給律速条件のSiH4 還元によるW膜 10 拡散層 11 ロードロック室 12 オリフラアライナー 13,14,15 成膜用チャンバー 16 ウェハーステージ 17 シャワーヘッド 18 真空排気口 19 スロットルバルブ1 substrate 2 insulating film 3 interlayer insulating film 4 Pariametaru 5 contact hole 6 W nucleation layer 7, 7A, W film 9 by H 2 reduction of the W film 8 WF 6 supply-limited condition by H 2 reduction of 7B WF 6 reaction rate conditions W film by reduction of SiH 4 under the condition of WF 6 supply control 10 Diffusion layer 11 Load lock chamber 12 Orifice aligner 13, 14, 15 Deposition chamber 16 Wafer stage 17 Shower head 18 Vacuum exhaust port 19 Throttle valve
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/28 - 21/288 H01L 21/44 - 21/445 H01L 29/40 - 29/51 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/28-21/288 H01L 21/44-21/445 H01L 29/40-29/51
Claims (1)
けられ、前記コンタクト孔を充填して前記層間絶縁膜上
に所定の膜厚を有するタングステン膜を形成するタング
ステンCVD成膜方法において、WF 6 のSiH 4 還元
によりW核形成層を形成する工程と、前記W核形成層上
にWF6 反応律速条件のH2 還元による第1のW膜を前
記コンタクト孔を完全に充填して形成する工程と、前記
第1のW膜上にWF6 供給律速条件のH2 還元による第
2のW膜を形成する工程と、前記第2のW膜上にWF6
反応律速条件のH2 還元による第3のW膜を形成する工
程とを有し、前記W核形成層、前記第1のW膜、前記第
2のW膜および前記第3のW膜のみから前記所定の膜厚
を有するタングステン膜を形成することを特徴とするタ
ングステンCVD成膜方法。1. A contact hole is formed in the interlayer insulating film on the substrate, the tungsten CVD film forming method for forming a tungsten film having a predetermined film thickness on the interlayer insulating film to fill the contact hole, WF SiH 4 reduction of 6
A step of forming a W nucleation layer, and the first W film by H 2 reduction of WF 6 reaction rate-limiting conditions on the W nucleation layer completely fills the contact hole formed by said first Forming a second W film on the first W film by H 2 reduction under a WF 6 supply-determining condition; and forming a WF 6 on the second W film.
Forming a third W film by H 2 reduction under a reaction-determining condition, wherein only the W nucleation layer, the first W film, the second W film, and the third W film are formed. Forming a tungsten film having a predetermined thickness.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP08277748A JP3082683B2 (en) | 1996-10-21 | 1996-10-21 | Tungsten CVD film forming method |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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|---|---|
| JPH10125625A JPH10125625A (en) | 1998-05-15 |
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|---|---|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3082683B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6283488B1 (en) | 1997-10-08 | 2001-09-04 | Gkn Walterscheid Gmbh | Device for stabilizing the lower steering arms of a tractor |
| US10314223B2 (en) | 2014-06-13 | 2019-06-11 | Väderstad Holding Ab | Agricultural implement having frame sections moveable relative each other |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000265272A (en) * | 1999-01-13 | 2000-09-26 | Tokyo Electron Ltd | Method for forming tungsten layer and laminated structure of tungsten layer |
| JP5959991B2 (en) * | 2011-11-25 | 2016-08-02 | 東京エレクトロン株式会社 | Method for forming tungsten film |
-
1996
- 1996-10-21 JP JP08277748A patent/JP3082683B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6283488B1 (en) | 1997-10-08 | 2001-09-04 | Gkn Walterscheid Gmbh | Device for stabilizing the lower steering arms of a tractor |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10125625A (en) | 1998-05-15 |
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