钨膜的成膜方法技术

在基板的表面形成钨膜的钨膜的成膜方法具有：在减压气氛下的处理容器内配置表面具有非晶层的基板；对处理容器内的基板进行加热；以及、向处理容器内供给作为钨原料的WF6气体和作为还原气体的H2气体，在非晶层上形成主钨膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】钨膜的成膜方法
本专利技术涉及钨膜的成膜方法。
技术介绍
制造LSI时，在与MOSFET栅电极、源/漏极的接触、存储器的字线等中广泛使用了钨。多层布线工序中，主要使用了铜布线，但铜耐热性不足、另外容易扩散，因此在要求耐热性的部分、担心铜的扩散导致的电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，在要求高覆盖率(stepcoverage，台阶覆盖)的部分，难以通过PVD法来应对，因此通过台阶覆盖良好的化学蒸镀(CVD)法进行成膜。作为基于这种CVD法的钨膜(CVD-钨膜)的成膜方法，通常使用如下方法：作为原料气体，使用例如六氟化钨(WF6)及作为还原气体的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)。上述专利文献1、2中，在基于上述反应的钨膜的主成膜之前，为了使钨容易均匀地成膜，进行了核生成(Nucleation)工序，此时作为还原气体使用还原力比H2大的SiH4气体、B2H6气体，为了形成更致密的膜，使用了穿插吹扫并顺序地供给原料气体和还原气体的例如原子层沉积(AtomicLayerDeposition；ALD)法。另外，半导体器件的微细化日益进展，从得到更高的台阶覆盖的观点出发，钨膜的主成膜(主钨膜)中也正在使用ALD法。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
技术实现思路
但是，通过使用了六氟化钨(WF6)及作为还原气体的H2气体的CVD法、ALD法形成主钨膜的情况下，未必可以说得到的钨膜获得了充分的低电阻化，寻求进一步的低电阻化。因此，本专利技术的目的在于，提供能够得到低电阻的钨膜的钨膜的成膜方法。根据本专利技术的第1观点，提供一种钨膜的成膜方法，其中，在基板的表面形成钨膜，所述成膜方法具有：在减压气氛下的处理容器内配置表面具有非晶层的基板；对前述处理容器内的基板进行加热；以及、向前述处理容器内供给作为钨原料的WF6气体和作为还原气体的H2气体，在前述非晶层上形成主钨膜。根据本专利技术的第2观点，提供一种钨膜的成膜方法，其中，在基板的表面形成钨膜，所述成膜方法具有：在减压气氛下的处理容器内配置基板；对前述处理容器内的基板进行加热；穿插前述处理容器内的吹扫并按顺序地向前述处理容器内供给作为钨原料的WF6气体和还原气体，由此在基板的表面形成作为非晶层的初始钨膜；以及、向前述处理容器内供给作为钨原料的WF6气体和作为还原气体的H2气体，在前述初始钨膜上形成主钨膜。上述第2观点中，前述初始钨膜的成膜可以使用B2H6气体作为还原气体。另外，作为还原气体，也可以使用B2H6气体及SiH4气体、或者B2H6气体及SiH4气体及H2气体。上述第2观点中，在前述作为非晶层的初始钨膜的成膜之前，可以还具有对前述基板的表面进行使前述作为非晶层的初始钨膜容易成膜的初始化处理。前述初始化处理是通过使SiH4气体、或SiH4气体及H2气体、或者B2H6气体、或B2H6气体及H2气体在前述基板的表面流通来进行的。根据本专利技术的第3观点，提供一种钨膜的成膜方法，其中，在基板的表面形成钨膜，所述成膜方法具有：在减压气氛下的处理容器内配置基板；对前述处理容器内的基板进行加热；穿插前述处理容器内的吹扫并按顺序地向前述处理容器内供给作为钨原料的WF6气体和还原气体，由此在基板的表面形成作为晶体层的初始钨膜；在前述初始钨膜上形成非晶层；以及、向前述处理容器内供给作为钨原料的WF6气体和作为还原气体的H2气体，在前述非晶层上形成主钨膜。上述第3观点中，前述初始钨膜的成膜可以使用SiH4气体作为还原气体。另外，包含用于形成前述非晶层的物质的气体可以是B2H6气体及H2气体、或B2H6气体及H2气体及WF6气体，前述非晶层为非晶硼膜或非晶钨膜。上述第3观点中，在前述初始钨膜的成膜之前，可以还具有对前述基板的表面进行使前述初始钨膜容易成膜的初始化处理。前述初始化处理可以通过使SiH4气体、或SiH4气体及H2气体、或者B2H6气体、或B2H6气体及H2气体在前述基板的表面流通来进行。本专利技术的第4观点提供一种钨膜的成膜方法，其中，在基板的表面形成钨膜，所述成膜方法具有：在减压气氛下的处理容器内配置基板；对前述处理容器内的基板进行加热；在前述基板的表面形成非晶层；以及向前述处理容器内供给作为钨原料的WF6气体和作为还原气体的H2气体，在前述非晶层上形成主钨膜。上述第4观点中，用于形成前述非晶层的气体可以是SiH4气体、或B2H6气体、或它们的混合气体，前述非晶层为非晶硅膜或非晶硼膜。上述第1观点～第4观点中，作为前述基板，可以使用表面形成有TiN膜的基板。本专利技术的第5观点提供一种钨膜的成膜方法，其中，在基板的表面形成钨膜，所述成膜方法具有：准备基板；在基板表面形成非晶层；在减压气氛下的处理容器内对前述基板进行加热；以及、向前述处理容器内供给作为钨原料的WF6气体和作为还原气体的H2气体，在前述非晶层上形成主钨膜。前述第5观点中，在前述主钨膜的成膜之前，可以还具有对前述基板的表面进行使前述主钨膜容易成膜的初始化处理。基板的非晶层形成和前述主钨膜形成、或者基板的非晶层形成和前述初始化处理和前述主钨膜形成在原位(in-situ)进行。前述基板表面的前述非晶层可以为TiSiN膜。初始化处理中可以使SiH4气体、或SiH4气体及H2气体、或者B2H6气体、或B2H6气体及H2气体流通。上述第1观点～第5观点中，可以将对基板进行加热的温度设为300～500℃，特别是优选设为350～450℃这样的高温。上述第1观点～第5观点中，前述形成主钨膜可以通过穿插前述处理容器内的吹扫并按顺序地向前述处理容器内供给作为钨原料的WF6气体和作为还原气体的H2气体来进行。本专利技术的第6观点提供一种存储介质，其存储有在计算机上工作并用于控制成膜装置的程序，在执行时前述程序使计算机控制前述成膜装置来进行上述第1观点～第5观点中任一项所述的钨膜的成膜方法。根据本专利技术，在非晶层上形成主钨膜，由此能够减少钨的核的数量从而增大晶粒直径，能够使钨膜低电阻化。附图说明图1为示出用于实施本专利技术的钨膜的成膜方法的成膜装置的一例的剖面图。图2为本专利技术的成膜方法的第1实施方式的流程图。图3为示出本专利技术的成膜方法的第1实施方式的各工序的工序剖面图。图4为对于样品B示出在进行成膜直至形成初始钨膜时和进行成膜直至形成主钨膜时的X射线衍射(XRD)的结果的图。图5A为样品A的SEM照片。图5B为样品B的SEM照片。图6为样品A及样品B的平面TEM图像。图7为示出图6的平面TEM图像中的样品A及样品B的最小粒径、最大粒径、及平均粒径的图。图8为用于说明第1实施方式的第1例的图。图9为示出第1实施方式的第1例中的非晶层的成膜时的气体导入的时机的时间图。图10为示出第1实施方式的第1例中的主钨膜的成膜时的气体导入的时机的时间图。图11为用于说明第1实施方式的第2例的图。图12为示出第1实施方式的第2例中的非晶层的成膜时的气体导入的时机的时间图。图13为本专利技术的成膜方法的第2实施方式的流程图。图14为示出本专利技术的成膜方法的第2实施方式的各工序的工序剖面图。图15为用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钨膜的成膜方法，其中，在基板的表面形成钨膜，所述成膜方法具有：在减压气氛下的处理容器内配置表面具有非晶层的基板；对所述处理容器内的基板进行加热；以及向所述处理容器内供给作为钨原料的WF6气体和作为还原气体的H2气体，在所述非晶层上形成主钨膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.26 JP 2016-1460891.一种钨膜的成膜方法，其中，在基板的表面形成钨膜，所述成膜方法具有：在减压气氛下的处理容器内配置表面具有非晶层的基板；对所述处理容器内的基板进行加热；以及向所述处理容器内供给作为钨原料的WF6气体和作为还原气体的H2气体，在所述非晶层上形成主钨膜。2.根据权利要求1所述的钨膜的成膜方法，其中，所述基板在表面形成有TiN膜。3.根据权利要求1所述的钨膜的成膜方法，其中，对基板进行加热的温度为300～500℃。4.根据权利要求3所述的钨膜的成膜方法，其中，对基板进行加热的温度为350～450℃。5.根据权利要求1所述的钨膜的成膜方法，其中，所述形成主钨膜是通过穿插所述处理容器内的吹扫并按顺序地向所述处理容器内供给作为钨原料的WF6气体和作为还原气体的H2气体来进行的。6.一种钨膜的成膜方法，其中，在基板的表面形成钨膜，所述成膜方法具有：在减压气氛下的处理容器内配置基板；对所述处理容器内的基板进行加热；穿插所述处理容器内的吹扫并按顺序地向所述处理容器内供给作为钨原料的WF6气体和还原气体，由此在基板的表面形成作为非晶层的初始钨膜；以及向所述处理容器内供给作为钨原料的WF6气体和作为还原气体的H2气体，在所述初始钨膜上形成主钨膜。7.根据权利要求6所述的钨膜的成膜方法，其中，所述初始钨膜的成膜使用B2H6气体作为还原气体。8.根据权利要求6所述的钨膜的成膜方法，其中，所述初始钨膜的成膜使用B2H6气体及SiH4气体、或者B2H6气体及SiH4气体及H2气体作为还原气体。9.根据权利要求6所述的钨膜的成膜方法，其中，在所述作为非晶层的初始钨膜的成膜之前，还具有对所述基板的表面进行使所述作为非晶层的初始钨膜容易成膜的初始化处理。10.根据权利要求9所述的钨膜的成膜方法，其中，所述初始化处理是通过使SiH4气体、或SiH4气体及H2气体、或者B2H6气体、或B2H6气体及H2气体在所述基板的表面流通来进行的。11.根据权利要求6所述的钨膜的成膜方法，其中，所述基板在表面形成有TiN膜。12.根据权利要求6所述的钨膜的成膜方法，其中，对基板进行加热的温度为300～500℃。13.根据权利要求12所述的钨膜的成膜方法，其中，对基板进行加热的温度为350～450℃。14.根据权利要求6所述的钨膜的成膜方法，其中，所述形成主钨膜是通过穿插所述处理容器内的吹扫并按顺序地向所述处理容器内供给作为钨原料的WF6气体和作为还原气体的H2气体来进行的。15.一种钨膜的成膜方法，其中，在基板的表面形成钨膜，所述成膜方法具有：在减压气氛下的处理容器内配置基板；对所述处理容器内的基板进行加热；穿插所述处理容器内的吹扫并按顺序地向所述处理容器内供给作为钨原料的WF6气体和还原气体，由此在基板的表面形成作为晶体层的初始钨膜；在所述初始钨膜上形成非晶层；以及向所述处理容器内供给作为钨原料的WF6气体和作为还原气体的H2气体，在所述非晶层上形成主钨膜。16.根据权利要求15所述的钨膜的成膜方法，其中，所述初始钨膜的成膜使用SiH4气体作为还原气体。17.根据权利要求15所述的钨膜的成膜方法，其中，包含用于形成所述非晶层的物质的气体为B2H6气体及H2气体、或者B2H6气体及H2气体及WF6气体，所述非晶层为非晶硼膜或非晶钨膜。18.根据权利要求15所述的钨膜的成膜方法，其中，在所述初始钨膜的成膜之前，还具有对所述基板...

【专利技术属性】
技术研发人员：青山真太郎，铃木幹夫，河野有美子，佐藤耕一，
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