[发明专利]钨膜的成膜方法和半导体器件的制造方法

说明书

本发明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。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。

技术领域

本发明涉及钨膜的成膜方法和半导体器件的制造方法。

背景技术

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

发明内容

发明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。

本发明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

本发明的发明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，从而完成了本发明。

即，本发明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。