有氢的还原性的气体即可，除了比气体之外，还能够使用SiH4气体、B2H6气体、NH3气体等，在使用它们的情况下也能够以相同的条件进行优选的成膜。从进一步减少膜中的杂质以获得低电阻值的观点出发，优选使用H2气体。
[0103]另外，Cl2气体也可以不作为WC16气体的载气，而通过其他线路供给。图3表示该例子。在图3的成膜装置10(V中，替代配管81与载气配管32连接的结构，使Cl2气体供给配管91与原料气体送出配管36连接，从Cl2气体供给源92对C12气体供给配管91供给Cl2气体。由此，与被送出至原料气体送出配管36的WC16气体一起，将C12气体供给至腔室1。在Cl2气体供给配管91上安装有质量流量控制器93及其前后的阀94。图3的成膜装置的其他结构与图1的成膜装置100相同。
[0104]〈第二实施方式〉
[0105]接着，说明第二实施方式。
[0106][成膜装置的例子]
[0107]图4是表示用于实施本发明的第二实施方式涉及的钨膜的成膜方法的成膜装置的一个例子的截面图。图4的成膜装置101没有设置Cl2气体供给配管81和C12气体供给源82。因此，作为WC16气体的载气仅使用N2气体。成膜装置101具有除了这点之外与图1的成膜装置100完全相同的结构。因此，除了这点以外，标记与图1相同的附图标记，并省略装置结构的说明。
[0108][成膜方法]
[0109]接着，对使用如上所述构成的成膜装置101进行的第二实施方式涉及的成膜方法进行说明。
[0110]在本实施方式中，也与第一实施方式同样，例如使用在热氧化膜的表面或者具有沟槽(槽，trench)和孔等凹部的层间绝缘膜的表面形成有阻挡金属膜作为基底膜的晶片，将钨膜在其表面成膜。
[0111]在本实施方式中，也是在成膜时，首先，打开闸阀25，利用输送装置(未图示)将晶片W经由搬入搬出口 24搬入到腔室1内，载置在由加热器5加热至规定温度的基座2上，在减压至规定的真空度之后，使阀37、37a和45成为关闭的状态，打开阀63和73，将来自N2气体供给源61、71的N2气体(原料气体线路侧的吹扫气体和Η 2气体线路侧的吹扫气体)供给到腔室1内使压力上升，使基座2上的晶片W的温度稳定。而且，在腔室1内达到规定压力后，以如下方式通过顺序供给气体进行钨膜的成膜。
[0112]图5是表示第二实施方式涉及的成膜方法的气体供给顺序的时序图。
[0113]初始，维持流通来自Ν2气体供给源61、71的Ν2气体的状态不变，打开阀37、37a，由此，将作为载气的队气体供给到成膜原料罐31内，通过该载气将在成膜原料罐31内升华的胃(:16气体输送到腔室1内，进而，打开阀45将规定流量的Η 2气体从Η 2气体供给源42供给到腔室1内(步骤S11)。由此，WC16吸附在晶片W表面。
[0114]接着，关闭阀37、37a和阀45，停止WC16气体和Η 2气体，成为仅将作为吹扫气体的队气体供给到腔室1内的状态，并对腔室1内的剩余的WC16气体和Η 2气体进行吹扫(步骤S12)。
[0115]接着，维持流通来自Ν2气体供给源61、71的Ν2气体的状态不变，打开阀45，将作为还原气体的Η2气体从Η 2气体供给源42供给到腔室1内(步骤S13)。由此，将吸附在晶片W上的WC16还原。
[0116]接着，关闭阀45，停止H2气体的供给，成为仅将作为吹扫气体的N2气体供给到腔室1内的状态，对腔室1内的剩余的H2气体进行吹扫(步骤S14)。
[0117]通过以上的步骤S11?S14的1个循环，形成薄的钨单位膜。然后，通过使这些步骤反复循环多次，将有期望膜厚的钨膜成膜。此时的钨膜的膜厚能够通过上述循环的反复次数进行控制。
[0118]通过如上所述的第二实施方式的气体供给顺序，也能够消除ALD法的W膜成膜的堆积速度慢的问题。
[0119]即，在ALD法的WC16气体吸附步骤中，仅供给WC16气体和N2气体，因此如上述(1)式所示那样发生钨膜的蚀刻反应，与WC16气体一起供给作为还原气体使用的Η 2气体，由此发生钨生成反应，能够防止钨膜的蚀刻。因此，能够将胃(:16用作成膜原料，以足够快的堆积速度将钨膜成膜。其结果，能够以低成本提供没有因氟而导致电特性劣化的钨膜。
[0120]步骤S11中的Η2气体的流量只要是能够有效地抑制钨的蚀刻反应的程度即可，可以是比步骤S13时用于还原WC16气体的Η 2气体少的流量。
[0121](成膜条件)
[0122]此时的成膜条件无特别限定，但优选以下的条件。
[0123]晶片温度(基座表面温度):400?600°C
[0124]腔室内圧力:1?80Torr(l33 ?lOMOPa)
[0125]载气流量:100?2000sccm(mL/min)
[0126](作为WC16气体供给量，5 ?100sccm(mL/min))
[0127]步骤S11 时的 H2气体流量:1 ?500sccm(mL/min)
[0128]步骤S11的时间(平均1次):0.01?5sec
[0129]步骤S13时的比气体流量:500?5000sccm(mL/min)
[0130]步骤S13的时间(平均1次):0.1?5sec
[0131]步骤S12、S14的时间(吹扫)(平均1次):0.1?5sec
[0132]成膜原料罐的加热温度:130?170°C
[0133]此外，替代在供给WC16气体的同时供给!12气体，可以在腔室1内残留有112气体的状态下供给WC16气体。另外，在本实施方式中，作为还原气体，只要是含有氢的还原性的气体即可，除了 &气体之外，还能够使用SiH 4气体、B 2H6气体、NH 3气体等，在使用它们的情况下也能够以相同的条件进行优选的成膜。从进一步减少膜中的杂质而获得低电阻值的观点出发，优选使用H2气体。与WC16气体同时供给的气体也不限于Η 2气体，为含有氢的还原性的气体即可。与WC16气体同时供给的气体，优选使用与作为还原气体使用的气体相同的气体，但是如果是含有氢的还原性的气体，则也可以与作为还原气体使用的气体不同。
[0134]〈半导体装置〉
[0135]通过将上述第一实施方式或上述第二实施方式的钨膜的成膜方法用于M0SFET栅极电极、与源极.漏极的触点、存储器的字线等所使用的钨膜的成膜来制造半导体装置，能够高效且低成本地制造高特性的半导体装置。
[0136]〈其他的应用〉
[0137]以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明不限于上述实施方式，能够进行各种变形。例如，在上述实施方式中，作为被处理基板以半导体晶片为例进行了说明，但是半导体晶片可以为硅，也可以为GaAs、SiC、GaN等化合物半导体，并且不限于半导体晶片，也能够将本发明应用于液晶显示装置等的FPD (平板显示器)所使用的玻璃基板、陶瓷基板等。
【主权项】
1.一种钨膜的成膜方法，其特征在于: 对收纳有被处理基板并且保持在减压环境下的腔室内，顺序供给作为钨原料气体的WC16气体、由含有氢的还原性气体构成的还原气体和吹扫气体，由此在被处理基板的表面形成钨膜， 在供给所述胃(:16气体时同时供给C12气体。2.如权利要求1所述的钨膜的成膜方法，其特征在于: 通过下述步骤形成钨单位膜:对所述腔室内供给所述WC16气体和所述C12气体的第一步骤、对所述腔室内进行吹扫的第二步骤、对所述腔室内供给所述还原气体的第三步骤和对所述腔室内进行吹扫的第四步骤， 将所述第一步骤至所述第四步骤反复循环多次，由此形成期望厚度的钨膜。3.如权利要求1或2所述的钨膜的成膜方法，其特征在于: 所述WC16气体，是通过对固体状的WC16原料供给载气而输送到所述腔室内的，使用C12气体作为所述载气的至少一部分，由此将ci2气体与WC1 6气体同时供给到所述腔室。4.一种钨膜的成膜方法，其特征在于: 对收纳有被处理基板并且保持在减压环境下的腔室内，顺序供给作为钨原料气体的WC16气体、由含有氢的还原性气体构成的还原气体和吹扫气体，由此在被处理基板的表面形成钨膜， 在供给所述WC16气体时同时供给所述还原气体或者在所述腔室内存在有所述还原气体的状态下供给所述wci6气体。5.如权利要求4所述的钨膜的成膜方法，其特征在于: 通过下述步骤形成钨单位膜:对所述腔室内供给所述WC16气体和所述还原气体的第一步骤、对所述腔室内进行吹扫的第二步骤、对所述腔室内供给所述还原气体的第三步骤和对所述腔室内进行吹扫的第四步骤， 将所述第一步骤至所述第四步骤反复循环多次，由此形成期望厚度的钨膜。6.如权利要求1至5中任一项所述的钨膜的成膜方法，其特征在于: 所述还原气体为H2气体、SiH 4气体、B 2H6气体、NH 3气体中的至少一种。
【专利摘要】本发明提供一种钨膜的成膜方法。在使用WCl6气体作为原料气体并通过顺序供给气体而形成钨膜的情况下，以足够的堆积速度将钨膜成膜。对收纳有被处理基板并且保持在减压环境下的腔室内，顺序供给作为钨原料气体的WCl6气体、由含有氢的还原性气体构成的还原气体和吹扫气体，由此在被处理基板的表面形成钨膜。在供给WCl6气体时同时供给Cl2气体或者同时供给还原气体。
【IPC分类】C23C16/14, C23C16/455
【公开号】CN105369213
【申请号】CN201510490838
【发明人】赤坂泰志, 堀田隼史, 饗场康
【申请人】东京毅力科创株式会社
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年8月11日
【公告号】US20160040287