金属膜的成膜方法技术

本发明专利技术提供一种金属膜的成膜方法。在使用氯化物原料在具有复杂形状部分和平坦形状部分的被处理基板上形成金属膜的情况下，能够在任何部分都形成膜。在该金属膜的成膜方法中，隔着被保持在减压气氛下的腔室内的吹扫，在按顺序向腔室内供给作为原料气体的金属氯化物气体以及对金属氯化物进行还原的还原气体而在配置于所述腔室内的具有复杂形状部分和平坦形状部分的被处理基板形成金属膜时，交替地实施相对地减少金属氯化物原料的供给量而形成第一金属膜的工序和相对地增多金属氯化物原料的供给量而形成第二金属膜的工序。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属膜的成膜方法。
技术介绍
在制造LSI时，与MOSFET栅电极、源极·漏极之间的触点、存储器的字线等广泛采用了钨。在多层配线工序中，主要使用了铜配线，但铜缺乏耐热性，另外，容易扩散，因此，在要求耐热性的部分、担心由于铜的扩散导致电气特性劣化的部分等使用钨。作为钨的成膜处理，以前使用了物理蒸镀(PVD)法，但对于要求较高的覆盖率(阶梯覆盖率)的部分，难以利用PVD法来应对，因此，以阶梯覆盖率良好的化学蒸镀(CVD)法进行了成膜。作为基于这样的CVD法的钨膜(CVD－钨膜)的成膜方法，通常使用了如下方法：使用作为原料气体的例如六氟化钨(WF6)和作为还原气体的H2气体，在作为被处理基板的半导体晶圆上发生WF6+3H2→W+6HF的反应(例如，专利文献1、2)。不过，在使用WF6气体并利用CVD形成钨膜的情况下，在半导体器件中的、特别是栅电极、存储器的字线等处，强烈担心WF6中含有的氟对栅绝缘膜进行还原而使电气特性劣化。作为不含有氟的CVD－W成膜时的原料气体，公知有六氯化钨(WCl6)(例如专利文献3、非专利文献1)。氯也与氟同样地具有还原性，但反应性比氟的反应性弱，期待着对电气特性的不良影响较少。另外，近来，半导体器件越发微细化，就连可以说可获得良好的阶梯覆盖率的CVD也难以向复杂形状图案埋入，出于获得更加高的阶梯覆盖率的观
点考虑，隔着吹扫按顺序供给原料气体和还原气体的原子层堆积(ALD)法受到瞩目。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2003－193233号公报专利文献2：日本特开2004－273764号公报专利文献3：日本特开2006－28572号公报非专利文献非专利文献1：J.A.M.Ammerlaan et al.，“Chemical vapor deposition of tungsten by H2reduction of WCl6”，Applied Surface Science 53(1991)，pp.24-29
技术实现思路
专利技术要解决的问题不过，近来，三维(3D)NAND闪存那样的复杂形状的半导体器件正在开发，在对这样的复杂形状的器件形成钨膜的情况下，需要以大流量供给成膜原料。另一方面，通常，即使在复杂形状的半导体器件中，也存在周边电路等单纯且平坦的形状的部分。在使用作为成膜原料的六氯化钨(WCl6)那样的氯化物对如此混有复杂形状和平坦形状的器件形成膜的情况下，存在如下问题：若以复杂形状部分所需的供给量供给氯化物原料，则在平坦形状部分几乎不形成膜。因而，本专利技术的目的在于提供一种金属膜的成膜方法，在使用氯化物原料在具有复杂形状部分和平坦形状部分的被处理基板形成金属膜的情况下，能够在任何部分都形成膜。用于解决问题的方案本专利技术人等对在以复杂形状部分的成膜所需的供给量供给了金属氯化物时难以在平坦形状部分形成膜的理由进行了研究。其结果，判明了如下内容：在使用六氯化钨(WCl6)那样的金属氯化物来形成膜的情况下，作为副产物，生成HCl，HCl对所形成的膜带来蚀刻作用；在越是平坦的形状部分中每单位面积的HCl量越多，因此越是平坦的形状部分蚀刻作用越大。并且，进一步研究的结果发现了如下内容，以至于完成了本专利技术：只要金属氯化物原料的供给量少，就能够在平坦形状部分形成膜，只要金属氯化物原料的供给量多，就能够在整个复杂形状部分形成膜，通过实施这两者，能够在复杂形状部分以及平坦形状部分这两者形成金属膜。即、本专利技术提供一种金属膜的成膜方法，在该金属膜的成膜方法中，隔着被保持于减压气氛下的腔室内的吹扫，按顺序向所述腔室内供给作为原料气体的金属氯化物气体以及对金属氯化物进行还原的还原气体，而在配置于所述腔室内的具有复杂形状部分和平坦形状部分的被处理基板上形成金属膜，其特征在于，实施相对地减少所述金属氯化物原料的供给量而形成第一金属膜的工序和相对地增多所述金属氯化物原料的供给量而形成第二金属膜的工序。优选的是，交替地实施形成所述第一金属膜的工序和形成所述第二金属膜的工序。优选的是，在所述被处理基板的表面具有基底膜的情况下，在所述基底膜之上形成所述第一金属膜。另外，也可以是，在所述被处理基板的表面具有基底膜的情况下，在所述金属膜和所述基底膜之间以这样的方式形成初始金属膜：使所述金属氯化物气体的供给量比形成所述第二金属膜的工序中的所述金属氯化物气体的供给量少，隔着吹扫气体的供给按顺序向所述腔室内供给所述金属氯化物气体以及所述还原气体，或者向所述腔室内同时供给所
述金属氯化物气体以及所述还原气体。优选的是，使形成所述金属膜的最后是形成所述第一金属膜的工序。另外，也可以是，在所述金属膜之上以这样的方式形成顶涂金属膜：使所述金属氯化物气体的供给量比形成所述第二金属膜的工序中的所述金属氯化物气体的供给量少，隔着吹扫气体的供给按顺序向所述腔室内供给所述金属氯化物气体以及所述还原气体，或者向所述腔室内同时供给所述金属氯化物气体以及所述还原气体。能够使用氯化钨作为所述金属氯化物形成钨膜作为所述金属膜。优选的是，以形成所述第一金属膜时的所述腔室内的所述氯化钨气体的分压成为1Torr以下的方式供给所述氯化钨气体。另外，优选的是，以形成所述第二金属膜时的所述腔室内的所述氯化钨气体的分压处于0.5Torr～10Torr的范围的方式供给所述氯化钨气体。另外，优选的是，在使用氯化钨作为所述金属氯化物并形成钨膜作为所述金属膜的情况下，在所述第一金属膜以及所述第二金属膜的成膜处理时，所述被处理基板的温度是300℃以上，所述腔室内的压力是5Torr以上。作为所述氯化钨，能够使用WCl6、WCl5、WCl4中的任一者。作为还原气体，能够优选使用H2气体、SiH4气体、B2H6气体、NH3气体中的至少1种。专利技术的效果根据本专利技术，实施相对地减少金属氯化物原料的供给量而形成第一金属膜的工序和相对地增多金属氯化物原料的供给量而形成第二金属膜的工序，因此，能够利用形成第一金属膜的工序在平坦形状部分形成膜，利用形成第二金属膜的工序在整个复杂形状部分形成膜。因此，在使用氯化物原料在具有复杂形状部分和平坦形状部分的被处理基板形成金属膜的情况下，在任意部分都能够形成膜。附图说明图1是表示用于实施本专利技术的金属膜的成膜方法的钨膜的成膜装置的一个例子的剖视图。图2是示意性地表示本专利技术的金属膜的成膜方法的一实施方式即钨膜的成膜方法的工序的工序剖视图。图3是示意性地表示使用WCl6气体和H2气体并利用ALD法形成钨膜时的成膜的状态的图。图4是示意性地表示使用WCl6气体和H2气体并利用ALD法在平坦部分和形成有图案的部分形成钨膜时的成膜的状态的图。图5是用于说明3DNAND闪存的制造过程的工序剖视图。图6是用于说明3DNAND闪存的制造过程的工序剖视图。图7是表示使用WCl6气体和H2气体并利用ALD法在平坦形状部分和复杂形状部分形成了钨膜的情况下的、进行ALD时的循环速度(每1循环的成膜量)和阶梯覆盖率之间的关系的图。图8是示意性地表示在基底膜和钨膜之间形成了初始钨膜的状态的剖视图。图9是用于说明对钨膜进行湿蚀刻时产生的不良情况的图。图10是示意性地表示在钨膜之上形成了顶涂钨膜的状态的剖视图。图11是表示在形成第一钨膜和第二钨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属膜的成膜方法，在该金属膜的成膜方法中，隔着被保持于减压气氛下的腔室内的吹扫，按顺序向所述腔室内供给作为原料气体的金属氯化物气体以及对金属氯化物进行还原的还原气体，而在配置于所述腔室内的具有复杂形状部分和平坦形状部分的被处理基板上形成金属膜，其特征在于，实施相对地减少所述金属氯化物原料的供给量而形成第一金属膜的工序和相对地增多所述金属氯化物原料的供给量而形成第二金属膜的工序。

【技术特征摘要】
2015.05.28 JP 2015-1084451.一种金属膜的成膜方法，在该金属膜的成膜方法中，隔着被保持于减压气氛下的腔室内的吹扫，按顺序向所述腔室内供给作为原料气体的金属氯化物气体以及对金属氯化物进行还原的还原气体，而在配置于所述腔室内的具有复杂形状部分和平坦形状部分的被处理基板上形成金属膜，其特征在于，实施相对地减少所述金属氯化物原料的供给量而形成第一金属膜的工序和相对地增多所述金属氯化物原料的供给量而形成第二金属膜的工序。2.根据权利要求1所述的金属膜的成膜方法，其特征在于，交替地实施形成所述第一金属膜的工序和形成所述第二金属膜的工序。3.根据权利要求1或2所述的金属膜的成膜方法，其特征在于，所述被处理基板在表面具有基底膜，在所述基底膜之上形成所述第一金属膜。4.根据权利要求1或2所述的金属膜的成膜方法，其特征在于，所述被处理基板在表面具有基底膜，在所述金属膜和所述基底膜之间以这样的方式形成初始金属膜：使所述金属氯化物气体的供给量比形成所述第二金属膜的工序中的所述金属氯化物气体的供给量少，隔着吹扫气体的供给按顺序向所述腔室内供给所述金属氯化物气体以及所述还原气体，或者向所述腔室内同时供给所述金属氯化物气体以及所述还原气体。5.根据权利要求1～4中任一项所述的金属膜的成膜方法，其特征在于，使形成所述金属膜的最后为形成所述第一金属膜的工序。6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木健二，堀田隼史，前川浩治，饗场康，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP