JP3103889B2 - デポジション方法 - Google Patents

デポジション方法

Info

Publication number
JP3103889B2
JP3103889B2 JP02195262A JP19526290A JP3103889B2 JP 3103889 B2 JP3103889 B2 JP 3103889B2 JP 02195262 A JP02195262 A JP 02195262A JP 19526290 A JP19526290 A JP 19526290A JP 3103889 B2 JP3103889 B2 JP 3103889B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
deposition
torr
deposition method
present
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP02195262A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0480363A (ja
Inventor
博文 角
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP02195262A priority Critical patent/JP3103889B2/ja
Publication of JPH0480363A publication Critical patent/JPH0480363A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3103889B2 publication Critical patent/JP3103889B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 以下の順序に従って本発明を説明する。
A.産業上の利用分野 B.発明の概要 C.従来技術 D.発明が解決しようとする問題点[第3図] E.問題点を解決するための手段 F.作用 G.実施例[第1図、第2図] H.発明の効果 (A.産業上の利用分野) 本発明はデポジション方法、特に被処理基板上に金属
をデポジションするデポジション方法に関する。
(B.発明の概要) 本発明は、上記のデポジション方法において、 デポジションにより形成される金属の膜質、選択性、
密着性の向上を図るため、 デポジション用ガス導入前の圧力を、3×10-4[Tor
r]を前処理後デポジション終了までに要する時間
[秒]で除した値以下で1×10-6[Torr]以上の値にし
て、残留ガスの単分子層が被処理基板上に形成される前
にデポジションを終えるようにするものである。
(C.従来技術) IC、LSI、VLSIの高集積化、半導体素子の微細化が要
求されるに伴って多層配線の高集積化が要求され、コン
タクトホールは微細化する一方である。従って、特開昭
62−150851号公報等において指摘されているように従来
のバイアススパッタ法によってアルミニウムでコンタク
トホールを埋め込むことはステップカバレッジの悪さの
面から不可能になりつつある。
そこで、タングステンのシラン還元法等による選択タ
ングステンCVD法が開発され、実用化されつつある。そ
して、その開発の成果について例えば特開平2−41843
等の出願によって提案が為されている。
(D.発明が解決しようとする問題点)[第3図] ところで、選択タングステンCVD法には従来から未知
の要素が多く、第3図に示すようにタングステン膜形成
時における選択性の崩れ(シリコン半導体基板屋配線膜
の表面が露出するスルーホール底面上だけでなく絶縁膜
表面にもタングステンが成長してしまうこと)、核成長
(異物を核とした成長してはならないところでの異常成
長)が生じた。そして、タングステン膜の膜質や密着性
を充分に高くすることが難しく、膜剥れが生じ易いのが
実状であった。図面において、7は半導体基板、8は絶
縁膜、9はコンタクトホール、10はタングステン膜、11
は後で詳述する残留ガス成分により生じた吸着物であ
り、タングステンの異常成長の核となる。
そこで、本願発明者がその原因を追究したところ、反
応ガス導入前におけるチャンバー内の圧力、即ちベーシ
ックプレッシャーが充分に低くないことに起因すること
が判明した。この点について詳細に説明すると下記のと
おりである。
従来からCVDは短時間に多くの半導体ウエハを処理す
るという観点から真空引き等の時間を短縮させるためで
きるだけ低真空状態で、換言すれば余り低くないベーシ
ックプレッシャーで行われる傾向にあった。そして、こ
れは選択タングステンCVD法についても例外ではなく、
例えば1×10-3Torrというような低真空をベーシックプ
レッシャーとして行われた。すると、第3図に示すよう
に残留ガス成分により吸着物11が生じ、生じた場所が絶
縁膜8上であればそれを核としてタングステンの成長が
生じるので、タングステンの異常成長、選択性の低下乃
至破壊の原因となる。また、コンタクトホール9内に吸
着物11が生じれば下地との密着性が悪くなり、剥れ易く
なるし、膜質も悪くなるのである。
そこで、CVDするときのベーシックプレッシャーを低
くするとチャンバー内の残留ガスによる半導体ウエハ上
への分子の吸着がしにくくなり、その吸着にかかる時間
を長くすることができる筈であり、その時間が実際にデ
ポジションに要する時間、即ち前処理を開始した後本処
理を終了するまでに要する時間(例えば60秒)よりも長
くなるようにすれば、選択タングステン膜の成長が分子
層によって妨げられることを防止できるのではないかと
思いつき、更に実験と考察を重ねた結果、本発明を為す
に至ったのである。
しかして、本発明はデポジションにより形成される金
属の膜質、選択性、密着性の向上を図ることを目的とす
る。
(E.問題点を解決するための手段) 本発明デポジション方法は上記問題点を解決するた
め、デポジション用ガス導入前におけるチャンバー内圧
力を、3×10-4[Torr]を前処理後デポジション終了ま
でに要する時間[秒]で除した値以下で1×10-6[Tor
r]以上の値にして、残留ガスの単分子層が被処理基板
上に形成される前にデポジションを終えるようにするこ
とを特徴とする。
(F.作用) 本発明デポジション方法によれば、残留ガスによる被
処理基板表面へ分子層が付着するまでにデポジションを
終了させることができ、残留ガスにより金属の正常なデ
ポジションが妨げられることを回避することができる。
この点について具体的に説明すると次のとおりである。
一般に、気体運動論によると、圧力P[Torr]の雰囲
気から1cm2の表面に温度T[K(絶対温度)]で分子量
Mの分子が毎秒衝突する数Nは次式で表わされる。
N=2.89×1022P(MT)−1/2cm-2s-1 但し、sは時間[秒] ところで、仮にチャンバー内のデポジション用ガス導
入前の圧力Pが1×10-3Torrであったら、温度を25℃と
したとき上記式から残留ガスによる分子(例えばN2
子)は毎秒被処理基板の表面1cm2の領域に3.16×1017
衝突することになる。そして、分子がN2分子であるとこ
れの原子間距離は3Å程度であるので、これより原子の
第1層には1cm2当たり約1017個の原子が存在することに
なる。従って、半導体ウエハの衝突分子全てが表面に吸
着すると、約0.3秒で単分子層が形成されてしまうこと
になる。そして、この吸着物がタングステンW等のメタ
ルの正常な吸着を阻害することになる。
しかるに、真空度がそれよりずっと高く、例えば1×
10-6Torrだとすると、半導体ウエハの表面1cm2への分子
の衝突数は3.16×1014個であり、衝突分子N2による単分
子層が形成されるまでに要する時間が約316秒(5.3分)
となる。このように分子の吸着時間が長いとその間に、
即ち残留ガスが吸着する前にデポジションを終えてしま
うことができ、そうすることによって金属の正常なデポ
ジションが可能となる。
そこで、実際のデポジション方法においてベーシック
プレッシャーがどうあれば良いかについて考察したとこ
ろの次の結論を得た。仮に前処理後デポジション終了ま
でに要する時間を1分間(60秒間)とすると、最低この
時間残留ガスの被処理基板への吸着を防止することがで
きれば良いことになる。そして、1cm2の範囲では原子の
第1層には1017個の原子が存在していることから、1分
間に1017個以上の原子が吸着しなければ良い。従って、
1秒間だと1.6×1015個以下の原子が吸着する真空度よ
りも高い真空度にベーシックプレッシャーを設定すれば
良いことになる。従って、前述の式から、 1.6×1015=2.891022×P[28×(25+273)]−1/2 となる。
∴P=5.06×10-6Torr 従って、前処理後デポジション終了の時間が1分間の
場合にはベーシックプレッシャーを5.06×10-6Torrより
も低くすれば良い。
前処理後デポジション終了の時間をx[秒]としてこ
の式を普遍化すれば下記のとおりである。
P≦3×10-4/x[Torr] そして、そのチャンバー内圧力の下限を1×10-6[To
rr]にしたので、生産性が徒に低くなることはない。
(G.実施例)[第1図、第2図] 以下、本発明デポジション方法を図示実施例に従って
詳細に説明する。
第1図は本発明デポジション方法の実施に用いるCVD
装置の一例を示す模式的縦断面図である。
図面において、1は前処理室で、この内部でタングス
テンの選択成長にあたっての前処理が行われる。2はウ
エハ載置台、3は該ウエハ載置台2上に載置された半導
体ウエハである。
該前処理室1はゲートバルブ4を介して本処理室5に
連通されており、前処理室1で前処理した半導体ウエハ
3をゲートバルブ4を通して本処理室1に大気に晒すこ
となく搬送できるようになっている。6は半導体ウエハ
載置台である。
前処理チャンバー1において半導体ウエハ3に対して
前処理を行った後、該半導体ウエハ3を本処理チャンバ
ー4に移してここでタングステン膜のデポジションを行
うが、前処理チャンバー1及び本処理(デポジション)
チャンバー5のベーシックプレッシャーは、前処理を終
えてからデポジションが終了するまでの時間x[秒]に
応じて前述の式(作用の欄参照)に基づいて設定する。
例えば、上記時間xが60秒(1分)であれば5.06×10
-6Torr以下、120秒(2分)であれば2.53×10-6Torr以
下というようにである。
第2図(A)、(B)は本発明デポジション方法を実
施した場合と従来による場合を比較して選択タングステ
ン膜を示す断面図であり、この断面図はSEM撮影したも
のを模写したものである。同図(A)は本発明デポジシ
ョン方法を実施した場合、具体的には上記時間xが60秒
程度で、ベーシックプレッシャーが1×10-6Torrの場合
を示し、同図(B)は従来の場合、具体的には上記時間
xが60秒程度で、ベーシックプレッシャーが1×10-3To
rrの場合を示す。
この第2図(A)、(B)から明らかなように、同図
(A)に示す本発明デポジション方法による場合の方が
同図(B)に示す従来のデポジション方法による場合よ
りもタングステン膜の膜質が密で、剥れ等が生じにく
い。同図において、7はシリコン半導体基板、8は例え
ばSiO2からなる絶縁膜、9はコンタクトホール、10はタ
ングステン膜である。
尚、上記実施例はデポジションの前処理と本処理とを
ゲートバルブを介して連通された別のチャンバーで行う
ものであったが、一つのチャンバー内で前処理と、本処
理とを行う態様でも本発明を実施することができる。
(H.発明の効果) 以上に述べたように、本発明デポジション方法は、被
処理基板上に金属をデポジションするデポジション方法
において、デポジション用ガス導入前における圧力を、
3×10-4[Torr]を前処理後デポジション終了までに要
する時間[秒]で除した値以下で1×10-6[Torr]以上
の値にして、残留ガスの単分子層が被処理基板上に形成
される前にデポジションを終えるようにすることを特徴
とするものである。
従って、前に述べたように、本発明デポジション方法
によれば、残留ガスによる被処理基板表面への分子層が
付着するまでにデポジションを終えることができ、残留
ガスにより金属の正常なデポジションが妨げられること
を回避することができる。
そして、そのチャンバー内圧力の下限を1×10-6[To
rr]にしたので、生産性が徒に低くなることはない。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図(A)、(B)は本発明デポジション方
法の一つの実施例を説明するためのもので、第1図はデ
ポジションに使用するCVD装置の断面図、第2図
(A)、(B)は本発明による場合と従来の場合との金
属膜を比較して示す断面図で、同図(A)は本発明によ
る場合を示し、同図(B)は従来による場合を示し、第
3図は発明が解決しようとする問題点を説明するための
断面図である。 符号の説明 3(7)……被処理基板、 10……金属。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 14/00 - 14/58 C23C 16/00 - 16/56 H01L 21/205 H01L 21/31 - 21/32 H01L 21/285

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被処理基板上に金属をデポジションするデ
    ポジション方法において、 デポジション用ガス導入前におけるチャンバー内圧力
    を、3×10-4[Torr]を前処理後デポジション終了まで
    に要する時間[秒]で除した値以下で1×10-6[Torr]
    以上の値にして、残留ガスの単分子層が被処理基板上に
    形成される前にデポジションを終えるようにする ことを特徴とするデポジション方法
JP02195262A 1990-07-24 1990-07-24 デポジション方法 Expired - Lifetime JP3103889B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP02195262A JP3103889B2 (ja) 1990-07-24 1990-07-24 デポジション方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP02195262A JP3103889B2 (ja) 1990-07-24 1990-07-24 デポジション方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0480363A JPH0480363A (ja) 1992-03-13
JP3103889B2 true JP3103889B2 (ja) 2000-10-30

Family

ID=16338220

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP02195262A Expired - Lifetime JP3103889B2 (ja) 1990-07-24 1990-07-24 デポジション方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3103889B2 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3033414U (ja) * 1996-07-10 1997-01-28 ダイワ精工株式会社 魚釣用スピニングリ−ル
JP3065039B2 (ja) 1998-10-29 2000-07-12 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 成膜方法及び装置
JP3064268B2 (ja) 1998-10-29 2000-07-12 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 成膜方法及び装置
US11220735B2 (en) * 2018-02-08 2022-01-11 Medtronic Minimed, Inc. Methods for controlling physical vapor deposition metal film adhesion to substrates and surfaces

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0480363A (ja) 1992-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3094004B2 (ja) 半導体ウェーハ上へのタングステン層のcvd蒸着方法
US7419904B2 (en) Method for forming barrier film and method for forming electrode film
US20030017697A1 (en) Methods of forming metal layers using metallic precursors
US4751101A (en) Low stress tungsten films by silicon reduction of WF6
JPH0573254B2 (ja)
JP2001524261A (ja) 窒化チタン基体へのタングステンの化学蒸着
US5943600A (en) Treatment of a titanium nitride layer to improve resistance to elevated temperatures
JP3085364B2 (ja) Cvd装置のクリーニング方法
WO1998028783A1 (en) Method of nucleation used in semiconductor devices
JP3103889B2 (ja) デポジション方法
WO2002000968A1 (en) A method for manufacturing a susceptor, a susceptor thus obtained and its application
US5840366A (en) Method of forming thin film
US6887522B2 (en) Method for forming a copper thin film
US5880526A (en) Barrier metal layer
KR100540188B1 (ko) 반도체장치의 제조방법
US20030157797A1 (en) High throughput process for the formation of a refractory metal nucleation layer
US20040224501A1 (en) Manufacturing method for making tungsten-plug in an intergrated circuit device without volcano phenomena
US5989633A (en) Process for overcoming CVD aluminum selectivity loss with warm PVD aluminum
JP3149912B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2772416B2 (ja) 成膜方法
JP2799471B2 (ja) 減圧処理装置
EP0349695A1 (en) Method of depositing metal on a silicon substrate
US5595936A (en) Method for forming contacts in semiconductor device
JPH04196418A (ja) 半導体装置の製造方法
JP3123494B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080901

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090901

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100901

Year of fee payment: 10

EXPY Cancellation because of completion of term