JP3522737B2 - 化学気相成長によるタングステン薄膜形成方法 - Google Patents
化学気相成長によるタングステン薄膜形成方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体デバイスの製造の
際に、基体上にタングステン薄膜を形成するための化学
気相成長によるタングステン薄膜形成方法に関する。
際に、基体上にタングステン薄膜を形成するための化学
気相成長によるタングステン薄膜形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの高集積化が進むに伴な
って、絶縁膜に形成されるコンタクトホールやスルホー
ルの径は極度に微細化されてきている。このような微細
パターンの段差部の穴埋め、たとえば基板上の絶縁膜中
のコンタクトホールやスルホールへの高融点金属などの
穴埋めの技術としては、化学気相成長法（以下、ＣＶＤ
と称する）が有効であることが知られている。
って、絶縁膜に形成されるコンタクトホールやスルホー
ルの径は極度に微細化されてきている。このような微細
パターンの段差部の穴埋め、たとえば基板上の絶縁膜中
のコンタクトホールやスルホールへの高融点金属などの
穴埋めの技術としては、化学気相成長法（以下、ＣＶＤ
と称する）が有効であることが知られている。
【０００３】タングステンの薄膜を基板上に堆積して段
差部の穴埋めをする従来のＣＶＤでは、原料ガスとし
て、タングステンのフッ化物を用い、この金属フッ化物
を、還元剤となる還元性ガスである水素やシラン系ガス
との混合ガスとしてＣＶＤ装置に導入し、プラズマや紫
外線等によりこの還元性ガスを励起させながら、この原
料ガスと還元性ガスの還元反応を基板上で行い金属の薄
膜を堆積している（特開昭６３−６５０７５号公報、特
開昭６４−２３３号公報）。
差部の穴埋めをする従来のＣＶＤでは、原料ガスとし
て、タングステンのフッ化物を用い、この金属フッ化物
を、還元剤となる還元性ガスである水素やシラン系ガス
との混合ガスとしてＣＶＤ装置に導入し、プラズマや紫
外線等によりこの還元性ガスを励起させながら、この原
料ガスと還元性ガスの還元反応を基板上で行い金属の薄
膜を堆積している（特開昭６３−６５０７５号公報、特
開昭６４−２３３号公報）。
【０００４】しかし、化学気相成長法による基体上での
タングステンの薄膜の形成は、原料ガスと還元性ガスの
選択によりほぼ決まっており、選択された原料ガスと還
元性ガスの反応過程に依存して、ウェーハ基板や堆積し
たタングステンの薄膜のエッチング反応がおこる。
タングステンの薄膜の形成は、原料ガスと還元性ガスの
選択によりほぼ決まっており、選択された原料ガスと還
元性ガスの反応過程に依存して、ウェーハ基板や堆積し
たタングステンの薄膜のエッチング反応がおこる。
【０００５】たとえば、フッ化タングステンを金属タン
グステンに還元するための還元反応は、最終生成物とし
て還元により基体上に堆積させる金属タングステンの外
に、三フッ化シラン（ＳｉＨＦ3）を生成する反応が最
も進行しやすい反応として伴なわれる。そのため、水素
を還元性ガスとして用いた場合には、反応温度として４
００〜５００℃程度の温度が必要であり、この反応温度
ではシリコン基板のエッチング反応が促進されたり、生
成金属薄膜表面が荒れたりする。
グステンに還元するための還元反応は、最終生成物とし
て還元により基体上に堆積させる金属タングステンの外
に、三フッ化シラン（ＳｉＨＦ3）を生成する反応が最
も進行しやすい反応として伴なわれる。そのため、水素
を還元性ガスとして用いた場合には、反応温度として４
００〜５００℃程度の温度が必要であり、この反応温度
ではシリコン基板のエッチング反応が促進されたり、生
成金属薄膜表面が荒れたりする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この様に、還元性ガス
として水素を用いた場合には反応に高温度を必要とする
ために、表面の荒れや基板の侵食等を起し、これが漏洩
電流や薄膜剥離の原因となっている。
として水素を用いた場合には反応に高温度を必要とする
ために、表面の荒れや基板の侵食等を起し、これが漏洩
電流や薄膜剥離の原因となっている。
【０００７】そこで、本発明の目的は、基板の侵食を防
止して漏洩電流を押さえ、膜表面の平坦性を向上した化
学気相成長法による金属薄膜形成方法を提供することに
ある。
止して漏洩電流を押さえ、膜表面の平坦性を向上した化
学気相成長法による金属薄膜形成方法を提供することに
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、化学気相成長法によりタングステン薄膜を
半導体デバイス基板上に形成する方法において、前記タ
ングステンの原料ガスと、還元性ガスとを交互に前記半
導体デバイス基板上に導入して化学気相成長を行い、こ
の化学気相成長を繰り返し行うことにより所要の膜厚の
タングステン薄膜を前記半導体デバイス基板上に形成す
ることを特徴とする化学気相成長によるタングステン薄
膜形成方法である。また、本発明は、化学気相成長法に
よりタングステン薄膜をシリコンのウェーハ基板上に形
成する方法において、前記タングステンの原料ガスと、
還元性ガスとを交互に前記シリコンのウェーハ基板上に
導入して化学気相成長を行い、この化学気相成長を繰り
返し行うことにより所要の膜厚のタングステン薄膜を前
記シリコンのウェーハ基板上に形成することを特徴とす
る化学気相成長によるタングステン薄膜形成方法であ
る。また、本発明は、化学気相成長法によりタングステ
ン薄膜を化合物半導体のウェーハ基板上に形成する方法
において、前記タングステンの原料ガスと、還元性ガス
とを交互に前記化合物半導体のウェーハ基板上に導入し
て化学気相成長を行い、この化学気相成長を繰り返し行
うことにより所要の膜厚のタングステン薄膜を前記化合
物半導体のウェーハ基板上に形成することを特徴とする
化学気相成長によるタングステン薄膜形成方法である。
また、本発明は、化学気相成長法によりタングステン薄
膜をガラス基板上に形成する方法において、前記タング
ステンの原料ガスと、還元性ガスとを交互に前記ガラス
基板上に導入して化学気相成長を行い、この化学気相成
長を繰り返し行うことにより所要の膜厚のタングステン
薄膜を前記ガラス基板上に形成することを特徴とする化
学気相成長によるタングステン薄膜形成方法である。
の本発明は、化学気相成長法によりタングステン薄膜を
半導体デバイス基板上に形成する方法において、前記タ
ングステンの原料ガスと、還元性ガスとを交互に前記半
導体デバイス基板上に導入して化学気相成長を行い、こ
の化学気相成長を繰り返し行うことにより所要の膜厚の
タングステン薄膜を前記半導体デバイス基板上に形成す
ることを特徴とする化学気相成長によるタングステン薄
膜形成方法である。また、本発明は、化学気相成長法に
よりタングステン薄膜をシリコンのウェーハ基板上に形
成する方法において、前記タングステンの原料ガスと、
還元性ガスとを交互に前記シリコンのウェーハ基板上に
導入して化学気相成長を行い、この化学気相成長を繰り
返し行うことにより所要の膜厚のタングステン薄膜を前
記シリコンのウェーハ基板上に形成することを特徴とす
る化学気相成長によるタングステン薄膜形成方法であ
る。また、本発明は、化学気相成長法によりタングステ
ン薄膜を化合物半導体のウェーハ基板上に形成する方法
において、前記タングステンの原料ガスと、還元性ガス
とを交互に前記化合物半導体のウェーハ基板上に導入し
て化学気相成長を行い、この化学気相成長を繰り返し行
うことにより所要の膜厚のタングステン薄膜を前記化合
物半導体のウェーハ基板上に形成することを特徴とする
化学気相成長によるタングステン薄膜形成方法である。
また、本発明は、化学気相成長法によりタングステン薄
膜をガラス基板上に形成する方法において、前記タング
ステンの原料ガスと、還元性ガスとを交互に前記ガラス
基板上に導入して化学気相成長を行い、この化学気相成
長を繰り返し行うことにより所要の膜厚のタングステン
薄膜を前記ガラス基板上に形成することを特徴とする化
学気相成長によるタングステン薄膜形成方法である。
【０００９】
【作用】本発明は、化学気相成長法によりタングステン
の薄膜を半導体デバイス基板などの基体上に形成する際
に、タングステンの原料ガスと還元性ガスとを交互に不
連続的に基体上に導入し、原料ガス導入により基体上に
吸着した原料ガスを、次いで導入された還元性ガスで還
元して、金属の薄膜を形成し、この工程を繰り返し行っ
て所要の膜厚のタングステン薄膜を基体上に形成するも
のである。
の薄膜を半導体デバイス基板などの基体上に形成する際
に、タングステンの原料ガスと還元性ガスとを交互に不
連続的に基体上に導入し、原料ガス導入により基体上に
吸着した原料ガスを、次いで導入された還元性ガスで還
元して、金属の薄膜を形成し、この工程を繰り返し行っ
て所要の膜厚のタングステン薄膜を基体上に形成するも
のである。
【００１０】また、本発明では、還元性ガス導入時に、
還元性ガスを適切な励起手段により励起させて、水素ラ
ジカル等の励起種として基体上に導入することにより、
還元反応温度を低下でき、金属薄膜をより短時間で形成
できる。
還元性ガスを適切な励起手段により励起させて、水素ラ
ジカル等の励起種として基体上に導入することにより、
還元反応温度を低下でき、金属薄膜をより短時間で形成
できる。
【００１１】これは、たとえば水素ガスを還元性ガスと
して、たとえば電子サイクロトロン共鳴により形成され
るプラズマや、紫外線により励起させ、水素ラジカルの
励起種として導入して、基体表面に吸着したたとえば六
フッ化タングステンの原料ガスが還元して、薄膜状の金
属タングステンを形成する。この場合、基体温度は原料
ガスの吸着状態にのみ影響し、還元反応自体には影響す
ることがないため、基体温度は反応性ガスを励起させな
いときより低くなる。基体温度が低いため、原料ガスに
よるシリコン基板等の基体の侵食と、膜表面の荒れ防止
をさらによくする。
して、たとえば電子サイクロトロン共鳴により形成され
るプラズマや、紫外線により励起させ、水素ラジカルの
励起種として導入して、基体表面に吸着したたとえば六
フッ化タングステンの原料ガスが還元して、薄膜状の金
属タングステンを形成する。この場合、基体温度は原料
ガスの吸着状態にのみ影響し、還元反応自体には影響す
ることがないため、基体温度は反応性ガスを励起させな
いときより低くなる。基体温度が低いため、原料ガスに
よるシリコン基板等の基体の侵食と、膜表面の荒れ防止
をさらによくする。
【００１２】本発明で用いる基体とは、半導体集積回路
製造用のシリコンや化合物半導体などのウェーハ基板、
液晶表示装置やプラズマ表示装置などに用いられるガラ
ス基板およびその他の半導体デバイス製造用基板などの
基体であり、特にその表面に絶縁膜を設けた基板、特に
コンタクトホールやスルホールのごとき段差部のあるも
ので、その段差部を金属で埋め込む必要のあるものであ
る。
製造用のシリコンや化合物半導体などのウェーハ基板、
液晶表示装置やプラズマ表示装置などに用いられるガラ
ス基板およびその他の半導体デバイス製造用基板などの
基体であり、特にその表面に絶縁膜を設けた基板、特に
コンタクトホールやスルホールのごとき段差部のあるも
ので、その段差部を金属で埋め込む必要のあるものであ
る。
【００１３】本発明で用いる原料ガスは、タングステン
のハロゲン化物、たとえば六フッ化タングステンなどで
ある。また、本発明で用いる還元性ガスは、上記原料ガ
スを還元することができるガスで、たとえば水素、ヒド
ラジン、ホスフィン、ジボラン、およびシラン系ガスな
どである。
のハロゲン化物、たとえば六フッ化タングステンなどで
ある。また、本発明で用いる還元性ガスは、上記原料ガ
スを還元することができるガスで、たとえば水素、ヒド
ラジン、ホスフィン、ジボラン、およびシラン系ガスな
どである。
【００１４】本発明における基体温度（ＣＶＤプロセス
温度）は、還元性ガス励起手段を用いないときには、全
ＣＶＤプロセスを通じて、ＣＶＤプロセスに用いられる
従来の基体温度範囲、すなわち、３５０〜５００℃、好
ましくは４００〜５００℃から選択された一定温度であ
り、還元性ガスの励起手段を用いる場合には、室温から
４００℃未満の一定温度である。
温度）は、還元性ガス励起手段を用いないときには、全
ＣＶＤプロセスを通じて、ＣＶＤプロセスに用いられる
従来の基体温度範囲、すなわち、３５０〜５００℃、好
ましくは４００〜５００℃から選択された一定温度であ
り、還元性ガスの励起手段を用いる場合には、室温から
４００℃未満の一定温度である。
【００１５】すなわち、本発明では、全ＣＶＤプロセス
を通して、上記の範囲から選択された一定の基体温度を
用いるので、基体温度を変えるための基体の加熱、冷却
のヒートサイクル（複数回）を行う必要がない。このた
め、ＣＶＤプロセス時間が短縮される。また、励起手段
を用いると、これを用いないときに比べＣＶＤプロセス
時間はさらに短縮できる。
を通して、上記の範囲から選択された一定の基体温度を
用いるので、基体温度を変えるための基体の加熱、冷却
のヒートサイクル（複数回）を行う必要がない。このた
め、ＣＶＤプロセス時間が短縮される。また、励起手段
を用いると、これを用いないときに比べＣＶＤプロセス
時間はさらに短縮できる。
【００１６】本発明では、原料ガスと還元性ガスの導入
を交互に行うため、原料ガスによる基体の侵食や膜表面
の荒れが防止される。
を交互に行うため、原料ガスによる基体の侵食や膜表面
の荒れが防止される。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付した図面を参照
して説明する。
して説明する。
【００１８】実施例１
図１に示したＣＶＤ装置を用いて原料ガスである六フッ
化タングステン（ＷＦ 6）と、還元性ガスである水素ガ
ス（Ｈ2）とを半導体デバイス基板上に、図２に示す時
間間隔とガス流量で交互に導入して金属タングステン膜
を形成した。
化タングステン（ＷＦ 6）と、還元性ガスである水素ガ
ス（Ｈ2）とを半導体デバイス基板上に、図２に示す時
間間隔とガス流量で交互に導入して金属タングステン膜
を形成した。
【００１９】すなわち、ＣＶＤ室４内を圧力制御装置８
を経て真空ポンプ５で数１０Ｔｏｒｒに減圧した後に、
ガス導入口１より原料ガス６として六フッ化タングステ
ン（ＷＦ６）をガス流量制御装置２ａを介してＣＶＤ室
４内へ、図３Ａで示すように導入した。このとき、ＣＶ
Ｄ室４内および半導体デバイス基板９は４００℃で一定
に加熱保持した。
を経て真空ポンプ５で数１０Ｔｏｒｒに減圧した後に、
ガス導入口１より原料ガス６として六フッ化タングステ
ン（ＷＦ６）をガス流量制御装置２ａを介してＣＶＤ室
４内へ、図３Ａで示すように導入した。このとき、ＣＶ
Ｄ室４内および半導体デバイス基板９は４００℃で一定
に加熱保持した。
【００２０】原料ガス（ＷＦ6）は、半導体デバイス基
板９上に３〜５分子の層厚で吸着され（ＷＦｘ）、次い
で、図３Ｂで示すように原料ガスの供給を中断し、還元
性ガス７としての水素（Ｈ2）をガス流量制御装置２ｂ
を介してＣＶＤ室４内へ導入する。半導体デバイス基板
９上に吸着した原料（ＷＦｘ）は、水素ガス（Ｈ2）に
よって還元されて、タングステン（Ｗ）の薄膜を半導体
デバイス基板９に堆積させた（図３Ｃ）。
板９上に３〜５分子の層厚で吸着され（ＷＦｘ）、次い
で、図３Ｂで示すように原料ガスの供給を中断し、還元
性ガス７としての水素（Ｈ2）をガス流量制御装置２ｂ
を介してＣＶＤ室４内へ導入する。半導体デバイス基板
９上に吸着した原料（ＷＦｘ）は、水素ガス（Ｈ2）に
よって還元されて、タングステン（Ｗ）の薄膜を半導体
デバイス基板９に堆積させた（図３Ｃ）。
【００２１】以後、薄膜が所望の厚さに半導体デバイス
基板９上に形成できるように原料ガスと還元性ガスを交
互に図２で示す時間間隔とガス流量で供給を繰り返すこ
とによりタングステン（Ｗ）の薄膜を形成した。
基板９上に形成できるように原料ガスと還元性ガスを交
互に図２で示す時間間隔とガス流量で供給を繰り返すこ
とによりタングステン（Ｗ）の薄膜を形成した。
【００２２】従来の六フッ化タングステン（ＷＦ6）と
水素ガス（Ｈ2）の混合ガス、および六フッ化タングス
テン（ＷＦ6）と還元性ガスとして四水素化ケイ素（Ｓ
ｉＨ4）の混合ガスをそれぞれ用いるＣＶＤでタングス
テン薄膜を同じ基体上に形成した場合と、本発明の方法
で成膜した場合の基体温度と物性を下記表１に比較して
示す。
水素ガス（Ｈ2）の混合ガス、および六フッ化タングス
テン（ＷＦ6）と還元性ガスとして四水素化ケイ素（Ｓ
ｉＨ4）の混合ガスをそれぞれ用いるＣＶＤでタングス
テン薄膜を同じ基体上に形成した場合と、本発明の方法
で成膜した場合の基体温度と物性を下記表１に比較して
示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】表１中、段差被覆率とは、平面上の生成膜
の膜厚ａに対するホール底部上の生成膜の膜厚ｂの比、
ｂ／ａ×１００％で表示したもので、１００％に近い程
よい。また、表面荒さは表面反射率から評価したもので
あり、◎印は表面状態が実質的にミラー表面であり、優
れていること、○印は表面状態がミラー表面に近く良好
なこと、△印は表面状態がミラー表面にはほど遠く不良
であることを表す。
の膜厚ａに対するホール底部上の生成膜の膜厚ｂの比、
ｂ／ａ×１００％で表示したもので、１００％に近い程
よい。また、表面荒さは表面反射率から評価したもので
あり、◎印は表面状態が実質的にミラー表面であり、優
れていること、○印は表面状態がミラー表面に近く良好
なこと、△印は表面状態がミラー表面にはほど遠く不良
であることを表す。
【００２５】上記表１から、原料ガス供給と、還元性ガ
ス供給を交互に不連続的に繰り返すことからなる本発明
は、基体浸蝕のない、表面平坦性に優れた金属薄膜が形
成されていることがわかる。
ス供給を交互に不連続的に繰り返すことからなる本発明
は、基体浸蝕のない、表面平坦性に優れた金属薄膜が形
成されていることがわかる。
【００２６】実施例２
図４に示すように、励起手段としてＲＦ誘導プラズマを
備えたＣＶＤ装置を用いて、原料ガスとして六フッ化タ
ングステン（ＷＦ6）と、還元性ガスとして水素ガス
（Ｈ2）とを半導体デバイス基板９上に、図２の時間間
隔と類似の時間間隔とガス流量で交互に不連続的に導入
して金属タングステン膜を形成した。
備えたＣＶＤ装置を用いて、原料ガスとして六フッ化タ
ングステン（ＷＦ6）と、還元性ガスとして水素ガス
（Ｈ2）とを半導体デバイス基板９上に、図２の時間間
隔と類似の時間間隔とガス流量で交互に不連続的に導入
して金属タングステン膜を形成した。
【００２７】すなわち、放電管３内をＣＶＤ室４内と共
に圧力制御装置８を経て真空ポンプ５で数１０Ｔｏｒｒ
に減圧した後に、ガス導入口より原料ガス６として六フ
ッ化タングステン（ＷＦ6）をガス流量制御装置２ａを
介して放電管３へ導入する。このとき、反応室４内およ
び半導体デバイス基板９の温度は３００℃もしくはそれ
以下に加熱した。
に圧力制御装置８を経て真空ポンプ５で数１０Ｔｏｒｒ
に減圧した後に、ガス導入口より原料ガス６として六フ
ッ化タングステン（ＷＦ6）をガス流量制御装置２ａを
介して放電管３へ導入する。このとき、反応室４内およ
び半導体デバイス基板９の温度は３００℃もしくはそれ
以下に加熱した。
【００２８】半導体デバイス基板９上に原料ガス（ＷＦ
6）は３〜５分子の層厚で吸着される（ＷＦｘ）。次い
で、原料ガスの供給を中断し、還元性ガス７としての水
素（Ｈ2）をガス流量制御装置２ｂを介して放電管３内
へ導入する。そして、高周波発生器１０により高周波を
導入して放電管３内にプラズマを形成し、Ｈ２ガスを励
起状態（Ｈ）にして基体上に供給する。半導体デバイス
基板９上に吸着した原料（ＷＦｘ）は、励起Ｈによって
還元されてタングステン（Ｗ）の薄膜を半導体デバイス
基板９に堆積させた。
6）は３〜５分子の層厚で吸着される（ＷＦｘ）。次い
で、原料ガスの供給を中断し、還元性ガス７としての水
素（Ｈ2）をガス流量制御装置２ｂを介して放電管３内
へ導入する。そして、高周波発生器１０により高周波を
導入して放電管３内にプラズマを形成し、Ｈ２ガスを励
起状態（Ｈ）にして基体上に供給する。半導体デバイス
基板９上に吸着した原料（ＷＦｘ）は、励起Ｈによって
還元されてタングステン（Ｗ）の薄膜を半導体デバイス
基板９に堆積させた。
【００２９】以後、薄膜が所望の厚さに形成できるよう
に原料ガスと還元性ガスの供給を交互に繰り返すことに
よりタングステン（Ｗ）の薄膜を形成した。このとき放
電を安定させるためにアルゴンガスなどを添加すること
もできる。
に原料ガスと還元性ガスの供給を交互に繰り返すことに
よりタングステン（Ｗ）の薄膜を形成した。このとき放
電を安定させるためにアルゴンガスなどを添加すること
もできる。
【００３０】上記プロセスにより実施例１と同等の特性
を有する金属タングステン薄膜を得た。還元性ガスの励
起手段としてＲＦ誘導プラズマを用いることにより、励
起手段を用いないときよりも低い基体温度を用いること
ができ、しかもＣＶＤプロセス時間を短縮できた。
を有する金属タングステン薄膜を得た。還元性ガスの励
起手段としてＲＦ誘導プラズマを用いることにより、励
起手段を用いないときよりも低い基体温度を用いること
ができ、しかもＣＶＤプロセス時間を短縮できた。
【００３１】実施例３
図５に示すように、励起手段として電子サイクロトロン
共鳴を備えたＣＶＤ装置を用いて、実施例２と同様にし
て、ＣＶＤにより金属タングステン膜を半導体デバイス
基板９上に形成した。
共鳴を備えたＣＶＤ装置を用いて、実施例２と同様にし
て、ＣＶＤにより金属タングステン膜を半導体デバイス
基板９上に形成した。
【００３２】すなわち、実施例２で用いたＲＦ誘導放電
管の代わりに、マイクロ波発振器１３と電磁石１２から
なる電子サイクロトロン共鳴放電管１４を用い、原料ガ
ス６である六フッ化タングステン（ＷＦ6）と還元性ガ
ス７である水素ガス（Ｈ2）とを図２に示した時間間隔
と同様に交互に導入し、水素（Ｈ2）ガスを電子サイク
ロトロン共鳴放電により励起種（Ｈ）生成を行い、実施
例２と同様にして、実施例１と同等の特性を有する金属
タングステン薄膜を得た。このとき放電を安定させるた
めにアルゴンガスなどを添加してもよい。
管の代わりに、マイクロ波発振器１３と電磁石１２から
なる電子サイクロトロン共鳴放電管１４を用い、原料ガ
ス６である六フッ化タングステン（ＷＦ6）と還元性ガ
ス７である水素ガス（Ｈ2）とを図２に示した時間間隔
と同様に交互に導入し、水素（Ｈ2）ガスを電子サイク
ロトロン共鳴放電により励起種（Ｈ）生成を行い、実施
例２と同様にして、実施例１と同等の特性を有する金属
タングステン薄膜を得た。このとき放電を安定させるた
めにアルゴンガスなどを添加してもよい。
【００３３】還元性ガスの励起手段として電子サイクロ
トロン共鳴を用いることにより、励起手段を用いないと
きよりも低い基体温度を用いることができ、しかもＣＶ
Ｄプロセス時間を短縮できた。
トロン共鳴を用いることにより、励起手段を用いないと
きよりも低い基体温度を用いることができ、しかもＣＶ
Ｄプロセス時間を短縮できた。
【００３４】実施例４
図６に示すように、励起手段として紫外線を使用した光
励起を用いたＣＶＤ装置を用いて、実施例２と同様にし
て、ＣＶＤにより金属タングステン膜を半導体デバイス
基板９上に形成した。
励起を用いたＣＶＤ装置を用いて、実施例２と同様にし
て、ＣＶＤにより金属タングステン膜を半導体デバイス
基板９上に形成した。
【００３５】すなわち、実施例２で用いたＲＦ誘導放電
管の代わりに、紫外線ランプ１５を半導体デバイス基板
９上に設置してあり、原料ガス６である六フッ化タング
ステン（ＷＦ6）と還元性ガス７である水素ガス（Ｈ2）
の交互導入と紫外線光による還元性ガス（Ｈ2）の励起
種（Ｈ）生成とを上記実施例２と同様にして行って、実
施例１と同等の特性を有する金属タングステン薄膜を得
た。
管の代わりに、紫外線ランプ１５を半導体デバイス基板
９上に設置してあり、原料ガス６である六フッ化タング
ステン（ＷＦ6）と還元性ガス７である水素ガス（Ｈ2）
の交互導入と紫外線光による還元性ガス（Ｈ2）の励起
種（Ｈ）生成とを上記実施例２と同様にして行って、実
施例１と同等の特性を有する金属タングステン薄膜を得
た。
【００３６】還元性ガスの励起手段として紫外線ランプ
を用いることにより、励起手段を用いないときよりも低
い基体温度を用いることができ、しかもＣＶＤプロセス
時間を短縮できた。
を用いることにより、励起手段を用いないときよりも低
い基体温度を用いることができ、しかもＣＶＤプロセス
時間を短縮できた。
【００３７】なお、紫外線光源としてはエキマレーザな
どの紫外線レーザや水素放電による真空紫外線光源など
を用いることもできる。また、実施例４に実施例２およ
び３の方法を組み合わせることも可能である。
どの紫外線レーザや水素放電による真空紫外線光源など
を用いることもできる。また、実施例４に実施例２およ
び３の方法を組み合わせることも可能である。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、タ
ングステンの原料ガスを還元性ガスを用いて分解する化
学気相成長法によりタングステンの薄膜を形成する方法
において、タングステンの原料ガスと還元性ガスを交互
に不連続的に基体上に導入することにより、基体の侵食
や金属薄膜表面の荒れのない、漏洩電流を抑え、金属薄
膜表面の平坦性が向上した金属薄膜が得られる。
ングステンの原料ガスを還元性ガスを用いて分解する化
学気相成長法によりタングステンの薄膜を形成する方法
において、タングステンの原料ガスと還元性ガスを交互
に不連続的に基体上に導入することにより、基体の侵食
や金属薄膜表面の荒れのない、漏洩電流を抑え、金属薄
膜表面の平坦性が向上した金属薄膜が得られる。
【００３９】また、還元性ガスの導入時、励起手段を用
いて還元性ガスの励起種を生成し、この励起種を基体上
に吸着した原料ガスの分解に用いることにより、励起種
を用いないときよりもより低い基体温度を用いることが
でき、ＣＶＤ時間を短縮することができる。
いて還元性ガスの励起種を生成し、この励起種を基体上
に吸着した原料ガスの分解に用いることにより、励起種
を用いないときよりもより低い基体温度を用いることが
でき、ＣＶＤ時間を短縮することができる。
【図１】 本発明の実施例１に用いたＣＶＤ装置の概略
図である。
図である。
【図２】 本発明の実施例１において、原料ガスと還元
性ガスとを交互に不連続的に導入する時間間隔をガス流
量と供に示す。
性ガスとを交互に不連続的に導入する時間間隔をガス流
量と供に示す。
【図３】 本発明の実施例１による薄膜形成のステップ
を示す概略図である。
を示す概略図である。
【図４】 本発明の実施例２に用いたＣＶＤ装置の概略
図である。
図である。
【図５】 本発明の実施例３に用いたＣＶＤ装置の概略
図である。
図である。
【図６】 本発明の実施例４に用いたＣＶＤ装置の概略
図である。
図である。
１…ガス導入口、
２…ガス流量制御装置、
３…放電管、
４…反応室、
５…真空ポンプ、
６…原料ガス、
７…還元性ガス、
８…圧力制御装置、
９…半導体デバイス基板、
１０…高周波発振器、
１１…コイル、
１２…電磁石、
１３…マイクロ波発振器、
１４…電子サクロトロン共鳴放電管、
１５…紫外線ランプ。
Claims (10)
- 【請求項１】 化学気相成長法によりタングステン薄膜
を半導体デバイス基板上に形成する方法において、 前記タングステンの原料ガスと、還元性ガスとを交互に
前記半導体デバイス基板上に導入して化学気相成長を行
い、この化学気相成長を繰り返し行うことにより所要の
膜厚のタングステン薄膜を前記半導体デバイス基板上に
形成することを特徴とする化学気相成長によるタングス
テン薄膜形成方法。 - 【請求項２】 化学気相成長法によりタングステン薄膜
をシリコンのウェーハ基板上に形成する方法において、 前記タングステンの原料ガスと、還元性ガスとを交互に
前記シリコンのウェーハ基板上に導入して化学気相成長
を行い、この化学気相成長を繰り返し行うことにより所
要の膜厚のタングステン薄膜を前記シリコンのウェーハ
基板上に形成することを特徴とする化学気相成長による
タングステン薄膜形成方法。 - 【請求項３】 化学気相成長法によりタングステン薄膜
を化合物半導体のウェーハ基板上に形成する方法におい
て、 前記タングステンの原料ガスと、還元性ガスとを交互に
前記化合物半導体のウェーハ基板上に導入して化学気相
成長を行い、この化学気相成長を繰り返し行うことによ
り所要の膜厚のタングステン薄膜を前記化合物半導体の
ウェーハ基板上に形成することを特徴とする化学気相成
長によるタングステン薄膜形成方法。 - 【請求項４】 化学気相成長法によりタングステン薄膜
をガラス基板上に形成する方法において、 前記タングステンの原料ガスと、還元性ガスとを交互に
前記ガラス基板上に導入して化学気相成長を行い、この
化学気相成長を繰り返し行うことにより所要の膜厚のタ
ングステン薄膜を前記ガラス基板上に形成することを特
徴とする化学気相成長によるタングステン薄膜形成方
法。 - 【請求項５】 前記原料ガスは、タングステンのハロゲ
ン化物および有機金属化合物よりなる群から選択された
少なくとも１種であり、前記還元性ガスは前記原料ガス
をタングステンに分解することができるガスの１種であ
ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載
の化学気相成長によるタングステン薄膜形成方法。 - 【請求項６】 前記還元性ガスは、水素、ヒドラジン、
ホスフィン、ジボラン、およびシラン系ガスよりなる群
から選択された少なくとも１種であることを特徴とする
請求項２〜４のいずれか一つに記載の化学気相成長によ
るタングステン薄膜形成方法。 - 【請求項７】 前記化学気相成長は３５０〜５００℃の
一定温度で、減圧下において行うことを特徴とする請求
項１〜６のいずれか一つに記載の化学気相成長によるタ
ングステン薄膜形成方法。 - 【請求項８】 前記原料ガスの還元は、前記還元性ガス
の導入時、励起手段により前記還元性ガスの励起種を形
成させ、該励起種により行うことを特徴とする請求項１
〜６のいずれか一つに記載の化学気相成長によるタング
ステン薄膜形成方法。 - 【請求項９】 前記励起手段は、ＲＦ誘導プラズマ、電
子サイクロトロン共鳴および紫外線光よりなる群から選
択された少なくとも一つの手段を用いることを特徴とす
る請求項８に記載の化学気相成長によるタングステン薄
膜形成方法。 - 【請求項１０】 前記化学気相成長は、室温から３５０
℃未満の一定温度で行われることを特徴とする請求項８
または９に記載の化学気相成長によるタングステン薄膜
形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002313145A JP3522737B2 (ja) | 1992-07-24 | 2002-10-28 | 化学気相成長によるタングステン薄膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19877892 | 1992-07-24 | ||
| JP4-198778 | 1992-07-24 | ||
| JP2002313145A JP3522737B2 (ja) | 1992-07-24 | 2002-10-28 | 化学気相成長によるタングステン薄膜形成方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18251893A Division JP3415207B2 (ja) | 1992-07-24 | 1993-07-23 | 化学気相成長による金属薄膜形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003213416A JP2003213416A (ja) | 2003-07-30 |
| JP3522737B2 true JP3522737B2 (ja) | 2004-04-26 |
Family
ID=27666054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002313145A Expired - Lifetime JP3522737B2 (ja) | 1992-07-24 | 2002-10-28 | 化学気相成長によるタングステン薄膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3522737B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5135710B2 (ja) * | 2006-05-16 | 2013-02-06 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜方法及び成膜装置 |
-
2002
- 2002-10-28 JP JP2002313145A patent/JP3522737B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003213416A (ja) | 2003-07-30 |
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