钨膜的成膜方法和成膜装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种能够不形成核生成用的初始钨膜而以一个阶段成膜钨膜的钨膜的成膜方法和成膜装置。反复进行对被处理基板交替供给氯化钨气体和H2气体的循环，在所述被处理基板的表面，不成膜核生成用的初始钨膜而直接成膜主钨膜。

Tungsten Film Forming Method and Device

The invention provides a tungsten film forming method and a film forming device capable of forming tungsten film in one stage without forming initial tungsten film for nucleation. Recurrent cycles of alternately supplying tungsten chloride gas and H2 gas to the treated substrate are carried out repeatedly. On the surface of the treated substrate, the initial tungsten film for the formation of film nucleation is formed and the main tungsten film is directly formed.

【技术实现步骤摘要】
钨膜的成膜方法和成膜装置本案是申请日为2015年03月25日、申请号为201510133979.4、专利技术名称为“钨膜的成膜方法和半导体器件的制造方法”的分案申请
本专利技术涉及钨膜的成膜方法和半导体器件的制造方法。
技术介绍
在半导体设备的制造工序中，作为用于填埋在作为被处理体的半导体晶片(以下，简记为晶片)上形成的接触孔、配线间的通孔的材料、配线材料、或相互扩散阻挡层的材料等，使用钨。作为钨的成膜处理，在以前使用物理蒸镀(PVD)法，但是，由于钨为高熔点金属并且PVD法难以应对近年来的设备的微细化所要求的高阶梯覆盖率等，以不需要使高熔点的W且能够充分应对设备的微细化的化学蒸镀(CVD)法进行成膜。作为利用这样的CVD法的钨膜(CVD-钨膜)的成膜方法，一般使用作为原料气体例如使用六氟化钨(WF6)并且作为还原气体使用H2气体来在晶片上产生WF6+3H2→W+6HF的反应的方法(例如，专利文献1、2)。另外，近年来，作为得到更高的阶梯覆盖率的技术，交替供给WF6气体和还原气体的原子层堆积(ALD)法也备受瞩目。作为原料气体使用WF6，通过CVD、ALD成膜钨膜时，难以在TiN膜等的基底膜之上得到良好的钨膜，因此，进行最初成膜核生成用的初始钨膜(成核膜)、在其上形成主钨膜的2个阶段的成膜(例如，上述专利文献1、2和专利文献3)。现有技术文献专利文献专利文献1：特开2003-193233号公报专利文献2：特开2004-273764号公报专利文献3：特表2001-525889号公报
技术实现思路
专利技术想要解决的技术问题因此，成核膜是为了核生成而形成的膜，与块体的主钨膜相比，电阻值高。最近，半导体设备日益微细化，随之，填埋于凹部的钨膜中成核膜所占的比例增加，存在高抵抗的成核膜使钨膜整体的电阻值恶化的可能性。另外，除了主钨膜还需要进行成核膜的成膜，工序变得繁杂。本专利技术是鉴于这样的情况而完成的，课题在于提供一种能够不形成核生成用的初始钨膜而以一个阶段成膜钨膜的钨膜的成膜方法。用于解决课题的技术方案本专利技术的专利技术人为了解决上述课题进行了研究，结果发现，通过作为钨原料使用钨，能够不成膜核生成用的初始钨膜而在被处理基板的表面以一个阶段成膜钨膜，从而完成了本专利技术。即，本专利技术在于提供一种钨膜的成膜方法，其特征在于：对被处理基板在减压气氛气下同时或交替供给作为钨原料的氯化钨气体和还原气体，一边对被处理基板进行加热一边使氯化钨气体和还原气体反应，在被处理基板的表面不成膜核生成用的初始钨膜而直接成膜主钨膜。此时，作为氯化钨能够使用WCl6、WCl5、WCl4的任一者。另外，作为还原气体，能够使用选自H2气体、SiH4气体、B2H6气体、和NH3气体中的至少一种。另外，优选被处理基板的温度为250℃以上、处理容器内的压力为5Torr以上。作为上述被处理基板，使用在表面形成有基底膜的基板，也可以在上述基底膜的表面成膜上述钨膜。作为上述基底膜，能够使用TiN膜或TiSiN膜。另外，本专利技术适于在上述被处理基板形成凹部，在上述凹部内形成上述主钨膜，填埋上述凹部的情况。另外，本专利技术在于提供一种半导体器件的制造方法，其特征在于，具有：在表面具有凹部的被处理基板的表面成膜基底膜的工序；和对在表面形成有上述基底膜的被处理基板在减压气氛气下同时或交替供给作为钨原料的氯化钨气体和还原气体，一边对被处理基板进行加热一边使氯化钨气体和还原气体反应，在被处理基板的表面不成膜核生成用的初始钨膜而直接成膜主钨膜而将上述凹部填埋的工序。另外，本专利技术在于提供一种在计算机上工作、存储有用于控制成膜装置的程序的存储介质，其特征在于：上述程序使计算机控制上述成膜装置，在执行时进行上述的钨膜的成膜方法。专利技术的效果根据本专利技术，作为原料气体使用氯化钨气体，由此能够不需要核生成用的膜，在被处理基板的表面以一个阶段成膜钨膜。因此，不易由于微细化而发生电阻值的上升，并且，能够避免工序的繁杂。附图说明图1是表示用于实施本专利技术的钨膜的成膜方法的成膜装置的一个例子的剖面图。图2是表示利用CVD法进行成膜时的处理方案的图。图3是表示利用ALD法进行成膜时的处理方案的图。图4是表示在将本专利技术的成膜方法应用于通过在凹部中填埋钨膜而形成配线、插销的用途的应用例的工序剖面图。图5是表示通过现有的2个阶段成膜在凹部中填埋钨膜的状态的剖面图。图6是表示实验例1中使成膜温度和压力变化时的钨膜的膜厚与膜的电阻率的关系的图。图7是实验例2中在形成于纵横比60的孔内的TiN膜之上直接成膜钨膜来填埋孔时的剖面的SEM照片。图8是表示在实验例3中作为还原气体使用H2气体时成膜温度与成膜速率的关系的图。图9是表示在实验例3中作为还原气体使用H2气体和NH3气体时成膜温度与成膜速率的关系的图。附图标记说明1：腔室2：载置台5：加热器10：喷头30：气体供给机构31：成膜原料罐42：H2气体供给源50：控制部51：处理控制器53：存储部61、71：N2气体供给源100：成膜装置101：下部结构102：层间绝缘膜103：凹部104：金属阻挡膜105：钨膜W：半导体晶片具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行具体的说明。<成膜装置>图1是表示用于实施本专利技术的钨膜的成膜方法的成膜装置的一个例子的剖面图。如图1所示，成膜装置100具有气密构成的大致圆筒状的腔室1，在其中用于将作为被处理基板的晶片W水平地支承的载置台2以由从后述的排气室的底部到达其中央下部的圆筒状的支承部件3支承的状态配置。该载置台2例如由AlN等的陶瓷形成。另外，在载置台2填埋有加热器5，该加热器5与加热器电源6连接。另一方面，在载置台2的上表面附近设置有热电偶7，热电偶7的信号被传递到加热器控制器8。另外，加热器控制器8根据热电偶7的信号向加热器电源6输送指令，控制加热器5的加热，将晶片W控制为规定的温度。此外，在载置台2，以能够相对于载置台2的表面突出和没入的方式设置有3根晶片升降销(无图示)，在搬送晶片W时，成为从载置台2的表面凸出的状态。另外，载置台2能够通过升降单元(无图示)升降。在腔室1的顶壁1a形成有圆形的孔1b，以从这里向腔室1内凸出的方式嵌入有喷头10。喷头10用于将从后述的气体供给机构30供给的作为成膜原料气体的WCl6气体排出到腔室1内，在其上部具有导入作为WCl6气体和吹扫气体的N2气体的第一导入通路11以及导入作为还原气体的H2气体和作为吹扫气体的N2气体的第二导入通路12。在喷头10的内部，上下2层地设置空间13、14。上侧的空间13与第一导入通路11连接，第一气体排出路径15从该空间13延伸至喷头10的底面。下侧的空间14与第二导入通路12连接，第二气体排出路径16从该空间14延伸至喷头10的底面。即，喷头10形成为作为成膜原料气体的WCl6气体和作为还原气体的H2气体分别独立从排出路径15和16排出。在腔室1的底壁设置有向下方凸出的排气室21。排气室21的侧面与排气管22连接，在该排气管22连接具有真空泵、压力控制阀等的排气装置23。这样，通过使该排气装置23运转，能够将腔室1内形成为规定的减压状态。在腔室1的侧壁设置有用于进行晶片W的搬入搬出的搬入搬出口24和开关对该搬入搬出口24的门阀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钨膜的成膜方法，其特征在于：反复进行对被处理基板交替供给氯化钨气体和H2气体的循环，在所述被处理基板的表面，不成膜核生成用的初始钨膜而直接成膜主钨膜。

【技术特征摘要】
2014.03.25 JP 2014-061929;2015.01.27 JP 2015-012921.一种钨膜的成膜方法，其特征在于：反复进行对被处理基板交替供给氯化钨气体和H2气体的循环，在所述被处理基板的表面，不成膜核生成用的初始钨膜而直接成膜主钨膜。2.一种钨膜的成膜方法，其特征在于：反复进行使氯化钨气体吸附于被处理基板的表面的步骤和使吸附于所述被处理基板的表面的所述氯化钨气体与H2气体进行反应的步骤，在所述被处理基板的表面，不成膜核生成用的初始钨膜而直接成膜主钨膜。3.如权利要求1或2所述的钨膜的成膜方法，其特征在于：作为所述被处理基板使用在表面形成有金属膜的基板，在所述金属膜的表面成膜所述主钨膜。4.如权利要求3所述的钨膜的成膜方法，其特征在于：所述金属膜为TiN膜或TiSiN膜。5.如权利要求1或2所述的钨膜的成膜方法，其特征在于：在所述被处理基板形成凹部，在所述凹部内成膜所述主钨膜而将所述凹部填埋。6.如权利要求1或2所述的钨膜的成膜方法，其特征在于：进行剩余的所述氯化钨气体的吹扫和剩余的所述H2气体的吹扫。7.如权利要求1或2所述的钨膜的成膜方法，其特征在于：所述氯化钨为WCl6、WCl5、WCl4的任一者。8.如权利要求1或2所述的钨膜的成膜方法，其特征在于：所述被处理基板的温度为400～550℃。9.如权利要求1或2所述的钨膜的成膜方法，其特征在于：处理容器内的压力为5Torr以上。10.如权利要求9所述的钨膜的成膜方法，其特征在于：处理容器内的压力为10～30Torr。11.如权利要求1或2所述的钨膜的成膜方法，其特征在于：所述氯化钨气体的供给量为0.25～15sccm。12.如权利要求1或2所述的钨膜的成膜方法，其特征在于：所述氯化钨气体的供给时间为每次0.5～10sec。13.如权利要求1或2所述的钨膜的成膜方法，其特征在于：所述H2气体的供给量为500～5000sccm。14.如权利要求1或2所述的钨膜的成膜方法，其特征在于：所述H2气体的供给时间为每次0.5～10sec。15.如权利要求1或2所述的钨膜的成膜方法，其特征在于：所述主钨膜的在厚度为20nm时的电阻率值为40μΩ·cm以下。16.一种成膜装置，其特征在于，包括：收纳被处理基板的处理容器；向所述处理容器供给氯化钨气体的氯化钨气体供给机构；向所述处理容器供给H2气体的H2气体供给机构；和控制部，该控制部的结构是控制所述氯化钨气体供给机构和所述H2气体供给机构，使得反复进行对收纳于所述处理容器内的所述被处理基板交替供给氯化钨气体和H2气体的循环，在所述被处理基板的表面，不成膜核生成用的初始钨膜而直接成膜主钨膜。17.一种成膜装置，其特征在于，包括：收纳被处理基板的处理容器；向所述处理容器供给氯化钨气体的氯化钨气体供给机构；向...

【专利技术属性】
技术研发人员：堀田隼史，饗场康，前川浩治，
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