(57)【要約】【課題】微細パターンに形成する金属膜のカバレッジを改善する。【解決手段】被処理基板Ｗｆ上に金属膜を成膜する成膜方法であって、前記被処理基板Ｗｆ上に金属カルボニル化合物ガスを供給する第１の工程と、前記被処理基板上に配位化合物を形成する有機化合物ガスを供給する第２の工程とを含むことを特徴とする成膜方法。【選択図】          図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板に金属膜を成膜する成膜方法であって、
前記被処理基板上に金属カルボニル化合物ガスを供給する第１の工程と、
前記被処理基板上に配位化合物を形成する有機化合物ガスを供給する第２の工程とを含むことを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
前記金属カルボニル化合物は、Ｗ（ＣＯ）６、Ｎｉ（ＣＯ）４、Ｍｏ（ＣＯ）６、Ｒｕ３（ＣＯ）１２、Ｃｏ２（ＣＯ）８、Ｒｈ４（ＣＯ）１２、Ｒｅ２（ＣＯ）１０およびＣｒ（ＣＯ）６のいずれかであることを特徴とする請求項１記載の成膜方法。
【請求項３】
前記有機化合物は、電子供与体であることを特徴とする請求項１または２記載の成膜方法。
【請求項４】
前記第１の工程は前記第２の工程を含み、当該第２の工程は、熱分解によって前記金属カルボニル化合物から金属カルボニル中間体が形成され、前記金属カルボニル中間体が前記有機化合物によって捕捉される工程を含むことを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか１項記載の成膜方法。
【請求項５】
前記有機化合物は、前記金属カルボニル中間体にＯで配位することを特徴とする請求項４記載の成膜方法。
【請求項６】
前記有機化合物は、前記金属カルボニル中間体にＮで配位することを特徴とする請求項４記載の成膜方法。
【請求項７】
前記有機化合物は、前記金属カルボニル中間体にＳで配位することを特徴とする請求項４記載の成膜方法。
【請求項８】
前記有機化合物は、前記金属カルボニル中間体にハロゲンで配位することを特徴とする請求項４記載の成膜方法。
【請求項９】
前記有機化合物は、アルコール類、エーテル類、アルデヒド類、ケトン類、有機酸類、エステル類、スルホキシド類およびホルムアミド類よりなる群より選択されることを特徴とする請求項５記載の成膜方法。
【請求項１０】
前記有機化合物は、アミン類、ニトリル類、ピリジン類および窒素複素環式化合物のいずれかであることを特徴とする請求項６記載の成膜方法。
【請求項１１】
前記有機化合物は、チオエーテル類であることを特徴とする請求項７記載の成膜方法。
【請求項１２】
前記有機化合物は、ハロゲン化炭化水素類であることを特徴とする請求項８記載の成膜方法。
【請求項１３】
前記有機化合物は、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）であることを特徴とする請求項９記載の成膜方法。
【請求項１４】
前記金属カルボニル化合物は、Ｗ（ＣＯ）６であり、前記第１の工程は前記第２の工程を含み、当該第２の工程の前記金属カルボニル化合物ガスの供給量に対する前記有機化合物ガスの供給量の比が０．０１以上１０以下であることを特徴とする請求項１３記載の成膜方法。
【請求項１５】
記金属カルボニル化合物は、Ｗ（ＣＯ）６であり、前記第１の工程は前記第２の工程を含み、当該第２の工程の前記有機化合物ガスの分圧が０．０１Ｐａ以上０．６Ｐａ以下（０．０７５ｍＴｏｒｒ以上４．５ｍＴｏｒｒ以下）であることを特徴とする請求項１３記載の成膜方法。
【請求項１６】
前記金属カルボニル化合物ガスは、キャリアガスと共に、あるいは加熱して前記被処理基板上に供給されることを特徴とする請求項１〜１５のうち、いずれか１項記載の成膜方法。
【請求項１７】
前記有機化合物ガスは、キャリアガスと共に、あるいは加熱して前記被処理基板上に供給されることを特徴とする請求項１〜１６のうち、いずれか１項記載の成膜方法。
【請求項１８】
前記被処理基板上には絶縁膜が形成されており、前記金属膜は前記絶縁膜上に形成されることを特徴とする請求項１〜１７のうち、いずれか１項記載の成膜方法。
【請求項１９】
前記絶縁膜には、パターン形状が形成されていることを特徴とする請求項１８記載の成膜方法。
【請求項２０】
前記金属膜は、半導体装置のＣｕ配線のバリア膜であることを特徴とする請求項１〜１９のうち、いずれか１項記載の成膜方法。
【請求項２１】
前記金属膜は、ゲート電極膜、キャパシタ電極膜および配線プラグ膜のいずれかであることを特徴とする請求項１〜１７のうち、いずれか１項記載の成膜方法。
【請求項２２】
前記被処理基板に成膜する成膜装置は、
処理容器と、
前記処理容器内に基板を保持する基板保持台と、
前記処理容器内に前記金属カルボニル化合物ガスおよび前記有機化合物ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理ガス供給部に金属カルボニル化合物ガスを供給する第１の処理ガス供給源と
前記処理ガス供給部に前記有機化合物ガスを供給する第２の処理ガス供給源とを有することを特徴とする請求項１〜２１のうち、いずれか１項記載の成膜方法。
【請求項２３】
前記被処理基板上に前記金属カルボニル化合物ガスと前記有機化合物ガスを個別に供給し、前記金属カルボニル化合物ガスの流量と前記有機化合物ガスの流量を独立に制御することを特徴とする請求項１〜２２のうち、いずれか１項記載の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に半導体装置の製造に係り、特に金属カルボニル原料を使ったＣＶＤ法による金属膜の成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
化学気相堆積（ＣＶＤ法）は、基本的な半導体装置の製造プロセスであり、アスペクト比の大きい複雑な構造上においても良好なカバレッジで成膜できるため、半導体装置や液晶表示装置などの表示装置の製造工程において、絶縁膜や半導体膜、あるいは金属膜の堆積に広く使われている。
【０００３】
特に金属カルボニル原料を使った金属膜の熱ＣＶＤ技術は、Ｗなどの高融点金属膜を低い比抵抗で、しかもＳｉＯ２膜などの絶縁膜上にも直接に形成できるため、多層配線構造の技術において重要である。例えばＷ（ＣＯ）６を気相原料として使い、熱分解反応により、ＳｉＯ２膜上にＷ膜を形成する技術が提案されている。
【０００４】
前記したようなＣＶＤ法によって形成される金属膜は、半導体装置の製造工程において様々な用途に用いられるが、例えばＷ膜の場合は、半導体装置の配線材料であるＣｕ膜のバリア膜として用いられることがある。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−６０９４４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年の高集積化した半導体装置においては、Ｃｕ膜やＣｕ膜のバリア膜を形成するパターンが微細化しており、従来のＣＶＤ法による成膜ではカバレッジが不十分な場合が生じている。
【０００７】
図１は、半導体装置の製造工程において、微細パターンにＣｕ膜のバリア膜（以後バリア膜と呼ぶ）を形成する場合を模擬的に示した断面図である。
【０００８】
図１を参照するに、図示しない被処理基板に形成された絶縁膜Ｄには、例えばドライエッチングなどの手法によって、ホール部Ｈが形成されている。前記ホール部Ｈには、Ｃｕ膜の埋め込みがなされるため、Ｃｕ膜と前記絶縁膜Ｄの間にはＣｕの拡散を防止するために、例えばＷ膜などのバリア膜を形成する必要が有る。
【０００９】
そこで、例えば被処理基板にＷ（ＣＯ）６を供給して、被処理基板を加熱することで、Ｗ（ＣＯ）６の熱分解によってバリア膜であるＷ膜の形成を行う。
【００１０】
この場合、図１に示すように、前記ホール部Ｈの上端部近傍にＷ膜が厚く堆積してしまい、前記ホール部Ｈの内壁面に十分にＷ膜が形成されない、いわゆるカバレッジが不十分であるという問題が生じる場合がある。
【００１１】
このような問題は、近年の微細パターンで、特にパターンの幅ａ１に対する深さａ２の比、いわゆるアスペクト比が大きいパターンで顕著にみられる現象である。本図に示した場合、ホール部Ｈの開口部に近い角部を含む部分、上部Ｈ１付近にのみＷ膜が形成されてしまいホールの開口部をほとんど塞いでしまうため、ホールの底面を含む下部Ｈ２にＷ膜が成膜されない現象が生じ、微細パターンのカバレッジが不十分となる現象が生じてしまう問題があった。
【００１２】
そこで、本発明では上記の課題を解決した、新規の成膜方法を提供することを目的としている。
【００１３】
本発明の具体的な課題は、金属カルボニル化合物ガスを用いた、微細パターンへの成膜において、カバレッジ良く成膜できる成膜方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記の課題を解決するために、
請求項１に記載したように、
被処理基板に金属膜を成膜する成膜方法であって、
前記被処理基板上に金属カルボニル化合物ガスを供給する第１の工程と、
前記被処理基板上に配位化合物を形成する有機化合物ガスを供給する第２の工程とを含むことを特徴とする成膜方法により、また、
請求項２に記載したように、
前記金属カルボニル化合物は、Ｗ（ＣＯ）６、Ｎｉ（ＣＯ）４、Ｍｏ（ＣＯ）６、Ｒｕ３（ＣＯ）１２、Ｃｏ２（ＣＯ）８、Ｒｈ４（ＣＯ）１２、Ｒｅ２（ＣＯ）１０およびＣｒ（ＣＯ）６のいずれかであることを特徴とする請求項１記載の成膜方法により、また、
請求項３に記載したように、
前記有機化合物は、電子供与体であることを特徴とする請求項１または２記載の成膜方法により、また、
請求項４に記載したように、
前記第１の工程は前記第２の工程を含み、当該第２の工程は、熱分解によって前記金属カルボニル化合物から金属カルボニル中間体が形成され、前記金属カルボニル中間体が前記有機化合物によって捕捉される工程を含むことを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか１項記載の成膜方法により、また、
請求項５に記載したように、
前記有機化合物は、前記金属カルボニル中間体にＯで配位することを特徴とする請求項４記載の成膜方法により、また、
請求項６に記載したように、
前記有機化合物は、前記金属カルボニル中間体にＮで配位することを特徴とする請求項４記載の成膜方法により、また、
請求項７に記載したように、
前記有機化合物は、前記金属カルボニル中間体にＳで配位することを特徴とする請求項４記載の成膜方法により、また、
請求項８に記載したように、
前記有機化合物は、前記金属カルボニル中間体にハロゲンで配位することを特徴とする請求項４記載の成膜方法により、また、
請求項９に記載したように、
前記有機化合物は、アルコール類、エーテル類、アルデヒド類、ケトン類、有機酸類、エステル類、スルホキシド類およびホルムアミド類よりなる群より選択されることを特徴とする請求項５記載の成膜方法により、また、
請求項１０に記載したように、
前記有機化合物は、アミン類、ニトリル類、ピリジン類および窒素複素環式化合物のいずれかであることを特徴とする請求項６記載の成膜方法により、また、請求項１１に記載したように、
前記有機化合物は、チオエーテル類であることを特徴とする請求項７記載の成膜方法により、また、
請求項１２に記載したように、
前記有機化合物は、ハロゲン化炭化水素類であることを特徴とする請求項８記載の成膜方法により、また、
請求項１３に記載したように、
前記有機化合物は、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）であることを特徴とする請求項９記載の成膜方法により、また、
請求項１４に記載したように、
前記金属カルボニル化合物は、Ｗ（ＣＯ）６であり、前記第１の工程は前記第２の工程を含み、当該第２の工程の前記金属カルボニル化合物ガスの供給量に対する前記有機化合物ガスの供給量の比が０．０１以上１０以下であることを特徴とする請求項１３記載の成膜方法により、また、
請求項１５に記載したように、
記金属カルボニル化合物は、Ｗ（ＣＯ）６であり、前記第１の工程は前記第２の工程を含み、当該第２の工程の前記有機化合物ガスの分圧が０．０１Ｐａ以上０．６Ｐａ以下（０．０７５ｍＴｏｒｒ以上４．５ｍＴｏｒｒ以下）であることを特徴とする請求項１３記載の成膜方法により、また、
請求項１６に記載したように、
前記金属カルボニル化合物ガスは、キャリアガスと共に、あるいは加熱して前記被処理基板上に供給されることを特徴とする請求項１〜１５のうち、いずれか１項記載の成膜方法により、また、
請求項１７に記載したように、
前記有機化合物ガスは、キャリアガスと共に、あるいは加熱して前記被処理基板上に供給されることを特徴とする請求項１〜１６のうち、いずれか１項記載の成膜方法により、また、
請求項１８に記載したように、
前記被処理基板上には絶縁膜が形成されており、前記金属膜は前記絶縁膜上に形成されることを特徴とする請求項１〜１７のうち、いずれか１項記載の成膜方法により、また、
請求項１９に記載したように、
前記絶縁膜には、パターン形状が形成されていることを特徴とする請求項１８記載の成膜方法により、また、
請求項２０に記載したように、
前記金属膜は、半導体装置のＣｕ配線のバリア膜であることを特徴とする請求項１〜１９のうち、いずれか１項記載の成膜方法により、また、
請求項２１に記載したように、
前記金属膜は、ゲート電極膜、キャパシタ電極膜および配線プラグ膜のいずれかであることを特徴とする請求項１〜１７のうち、いずれか１項記載の成膜方法により、また、
請求項２２に記載したように、
前記被処理基板に成膜する成膜装置は、
処理容器と、
前記処理容器内に基板を保持する基板保持台と、
前記処理容器内に前記金属カルボニル化合物ガスおよび前記有機化合物ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理ガス供給部に金属カルボニル化合物ガスを供給する第１の処理ガス供給源と
前記処理ガス供給部に前記有機化合物ガスを供給する第２の処理ガス供給源とを有することを特徴とする請求項１〜２１のうち、いずれか１項記載の成膜方法により、また、
請求項２３に記載したように、
前記被処理基板上に前記金属カルボニル化合物ガスと前記有機化合物ガスを個別に供給し、前記金属カルボニル化合物ガスの流量と前記有機化合物ガスの流量を独立に制御することを特徴とする請求項１〜２２のうち、いずれか１項記載の成膜方法により、解決する。
［作用］
本発明によれば、金属カルボニル化合物ガスを用いた成膜において、被処理基板に、金属カルボニル化合物ガスに加えて、配位化合物を形成する有機化合物ガスを供給することで、被処理基板上に形成された、微細パターンにカバレッジよく成膜することが可能となる。
【００１５】
前記被処理基板に供給された前記金属カルボニル化合物ガスは、熱分解によって金属膜となって前記被処理基板上に堆積するが、前記金属カルボニル化合物が熱分解されることによって形成される金属カルボニル中間体が、前記有機化合物ガスにより、捕捉される。
【００１６】
その結果、金属カルボニル化合物の熱分解を抑制し、前記微細パターンの側壁面や底面などの内壁面にもカバレッジ良く、金属膜を成膜することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について、図面に基づき、説明する。
［原理］
まず、本発明によって、金属カルボニル化合物ガスを用いた成膜で、微細パターンへのカバレッジが良好となる原理の概要を以下に説明する。
【００１８】
図２は、本発明による成膜方法を用いて、半導体装置の製造工程において、微細パターンにＣｕ膜のバリア膜を形成する場合を模擬的に示した断面図である。ただし図中、図１において先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００１９】
図２を参照するに、加熱された図示しない被処理基板に、金属カルボニル化合物原料ガスである、例えばＷ（ＣＯ）６を供給し、熱分解により、Ｗ膜を成膜する。その際に、図１に示した場合で前記したように、従来はカバレッジが不十分であるという問題があった。従来の成膜方法において、カバレッジが不十分となる原因としては、以下の理由が推察される。
【００２０】
まず、Ｗ（ＣＯ）６の熱分解が生じる場合、例えば、以下の式で示すように、錯体であるＷ（ＣＯ）６からＣＯが離脱して、配位数が減少した金属カルボニル中間体、例えばＷ（ＣＯ）５が生成される。
［Ｗ（ＣＯ）６］  →  ［Ｗ（ＣＯ）５］  ＋  ＣＯ
この場合、錯体から中間体が生成される反応、例えばＷ（ＣＯ）６からＷ（ＣＯ）５が生成される反応、すなわちＷからＣＯ基が離脱する反応が生じると、連鎖的に反応が進行してＷが形成されると考えられる。このため、被処理基板の絶縁膜Ｄ付近で熱による分解によってメタルカルボニル中間体であるＷ（ＣＯ）５が形成されると、反応が一気に進行してＷが形成されてしまい、前記上部Ｈ１付近でＷ膜の形成が進行して、前記ホール部Ｈの内壁、すなわち、前記下部Ｈ２にＷ膜の成膜がなされない現象が生じる。
【００２１】
そのため、前記下部Ｈ２にＷ膜を成膜するためには、Ｗ（ＣＯ）６の分解を抑制して、例えば中間体のＷ（ＣＯ）５の状態を保持してホール部Ｈの内部、前記下部Ｈ２までＷ膜形成に寄与する分子を供給する必要がある。
【００２２】
また、Ｗ（ＣＯ）５は、Ｗ（ＣＯ）６に比べて付着確率が大きくなるため、Ｗ（ＣＯ）５が形成されると、前記上部Ｈ１付近で前記絶縁膜Ｄへの付着が進行して前記上部Ｈ１付近で特にＷ膜の形成が優先的に進行するため、前記下部Ｈ２でＷ膜の形成がされないという現象が生じていることも考えられる。
【００２３】
そこで、本発明では、被処理基板に金属カルボニル化合物原料に加えて、さらに配位化合物を形成しやすい有機化合物ガス、例えばＴＨＦ（テトラヒドロフラン、Ｃ４Ｈ８Ｏ）の供給を行う。
【００２４】
配位化合物を形成しやすい有機化合物とは、共有されていない少なくとも一対の電子対をもつ有機化合物、すなわち電子供与体であるところの有機化合物、あるいはルイス塩基であるところの有機化合物のことである。（以下文中、これらの化合物を有機化合物と呼ぶ。）
前記ＴＨＦを供給することにより、以下の式に示すように、メタルカルボニル中間体、例えばＷ（ＣＯ）５が、前記有機化合物、例えばＴＨＦによって捕捉され、ＴＨＦ中のＯで、メタルカルボニル中間体に配位する反応が生じる。（シェライバー無機化学（下）、原著第２版、訳者  玉虫伶太他、東京化学同人発行）［Ｗ（ＣＯ）５］  ＋  ＴＨＦ→  ［Ｗ（ＣＯ）５（ＴＨＦ）］
そのため、Ｗ（ＣＯ）５が形成されたことによって連鎖的にＷ膜が形成されることを防止し、前記ホール部Ｈの内部に中間体であるＷ（ＣＯ）５が、ＴＨＦによって捕捉された［Ｗ（ＣＯ）５（ＴＨＦ）］の形で供給され、［Ｗ（ＣＯ）５（ＴＨＦ）］が下部Ｈ２、すなわち、前記ホール部Ｈの内壁面や底面に供給されることで前記下部Ｈ２にＷ膜が形成される。
【００２５】
また、付着確率が大きいメタルカルボニル中間体であるＷ（ＣＯ）５が前記有機化合物で捕捉されることで、前記上部Ｈ１でメタルカルボニル中間体の付着の進行を抑制し、前記上部Ｈ１でＷ膜の形成の進行を抑制する効果もあると考えられる。
【００２６】
その結果、前記上部Ｈ１に加えて下部Ｈ２でもＷ膜が形成されて、ホール部Ｈ全体にコンフォーマルなＷ膜の形成を行う事が可能となり、アスペクト比が大きい微細なパターンに対してもカバレッジよく、成膜を行う事が可能となる。
【００２７】
このように、金属カルボニル化合物を用いて微細パターンへ成膜する際に、配位化合物を形成する有機化合物を供給することで、金属膜を形成する際の微細パターンへのカバレッジを良好にすることができる。
【００２８】
次に、前記した成膜方法を実施するＣＶＤ装置に関して説明する。
［第１実施例］
図３は、本発明の第１実施例で使われるＣＶＤ装置１０の構成を示す。
【００２９】
図３を参照するに、ＣＶＤ装置１０はターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）１２およびドライポンプ（ＤＰ）１３により排気される処理容器１１を備え、前記処理容器１１中には被処理基板Ｗｆを保持する、ヒータ１１ａを内蔵した基板保持台１１Ａが設けられている。
【００３０】
さらに前記処理容器１１上には処理ガスを導入するシャワーヘッド１１Ｂが設けられており、前記シャワーヘッド１１Ｂには、例えばＷ（ＣＯ）６などの金属カルボニル化合物よりなる第１の原料を保持する第１のバブラ１４から、前記金属カルボニル化合物が、Ａｒなどのキャリアガスと共に、第１の処理ガスとして、バルブ１４Ａおよびライン１４Ｂ、さらに前記ライン１４Ｂに設けられたバルブ１４Ｃを介して供給される。
【００３１】
同様に、前記シャワーヘッド１１Ｂには、例えばＴＨＦなどの前記有機化合物よりなる第２の原料を保持する第２のバブラ１７から、前記有機化合物が、Ａｒなどのキャリアガスと共に、第２の処理ガスとして、バルブ１７Ａおよびライン１７Ｂ、さらに前記ライン１７Ｂに設けられたバルブ１７Ｃを介して供給される。
【００３２】
このようにして供給された第１の処理ガスおよび第２の処理ガスは、前記シャワーヘッド１１Ｂから処理容器１１に、図中に矢印で示すように供給され、前記したように、前記被処理基板Ｗｆの表面に熱分解によって形成される金属膜が堆積する。
【００３３】
また、前記シャワーヘッド１１Ｂには、バルブ１４ｄを介してライン１４Ｄが接続され、前記処理容器１１内に、例えばＡｒなどのガスを導入して、前記処理容器１１内の圧力を調整する、もしくは前記処理容器１１内をパージすることが可能になっている。
【００３４】
また図３のＣＶＤ装置１０には前記ライン１４Ｂを、バルブ１３Ａを介してドライポンプに接続するバイパスライン１３Ｂが設けられている。前記バルブ１３Ａは通常の成膜ステップでは閉じられているが、例えば成膜前に原料を含むキャリアガスを処理容器１１の外に流して流量を安定させるような場合に、あるいは前記処理容器１１をパージするような場合に開放され、同時に前記バルブ１４Ｃが閉じられる。その結果、このような流量安定作業中には、前記第１のバブラ１４で形成された気相原料が直接にドライポンプ１３に排出される。これにより、前記第１のバブラ１４の状態を、堆積工程中においても、また流量安定作業中においても、またパージ工程中においても一定に維持することが可能になる。
【００３５】
同様に、前記ライン１７Ｂを、バルブ１３Ｃを介してドライポンプに接続するバイパスライン１３Ｄが設けられており、前記第２のバブラ１７の状態を、堆積工程中においても、また流量安定作業中においても、またパージ工程中においても一定に維持することが可能になる。
【００３６】
本実施例では前記第１のバブラ１４にはＡｒなどよりなるキャリアガスが、質量流量コントローラ１５およびバルブ１５Ａを介して供給され、バブリングを生じる。その際、質量流量コントローラ１５をシステムコントローラ１６により制御することにより、前記処理容器１１中に供給される第１の処理ガス中における金属カルボニル化合物の濃度を制御することができる。
【００３７】
同様にして、前記第２のバブラ１７にはＡｒなどよりなるキャリアガスが、質量流量コントローラ１８およびバルブ１８Ａを介して供給され、バブリングを生じる。その際、質量流量コントローラ１８を前記システムコントローラ１６により制御することにより、前記処理容器１１中に供給される第２の処理ガス中における前記有機化合物の濃度を制御することができる。
【００３８】
本実施例においては、前記金属カルボニル化合物を前記第１のバブラ１４に保持し、前記有機化合物を前記第２のバブラ１７に保持し、それぞれ前記ライン１４Ｂおよび前記ライン１７Ｂより、前記金属カルボニル化合物ガスおよび前記有機化合物ガスを前記処理容器１１に供給する構造となっている。
【００３９】
これは、前記金属カルボニル化合物と前記有機化合物の性質、例えば蒸気圧、気化温度などが異なるため、例えば同一のガス供給系から前記金属カルボニル化合物ガスおよび前記有機化合物ガスを供給することが困難であるため、このように２系統が独立した構造としている。
【００４０】
本実施例の場合、前記バブラ１４と前記バブラ１７を設けることで、例えば前記バブラ１４の温度と前記バブラ１７の温度を、使用する前記金属カルボニル化合物と前記有機化合物に合わせて制御することで、前記金属カルボニル化合物ガスと前記有機化合物ガスの双方を安定に前記処理容器１１に供給することが可能になっている。
【００４１】
すなわち、ウェハ毎に、前記金属カルボニル化合物のキャリアガスと、前記有機化合物ガスのキャリアガスの流量の調整が可能で、成膜中にもその混合比を変更することができる。また、このときキャリアガスは、例えばＡｒ、Ｈｅ、Ｎ２およびＨ２のいずれかでもよい。
【００４２】
次に本実施例による金属膜の堆積方法を、図４を参照しながら説明する。
［第２実施例］
図４は、図３に示したＣＶＤ装置１０を用いて金属膜を堆積する成膜方法を示したフローチャートである。ただし、説明文中、先に説明した場合には同一の参照符号を用いて、説明を省略する。
【００４３】
図４を参照するに、まず、ステップ１（図中Ｓ１と表記、以下同様）において、図２に示す前記絶縁膜Ｄが成膜され、前記ホール部Ｈが形成された前記被処理基板Ｗｆが、図３のＣＶＤ装置１０中に図示しないゲートバルブを介して導入され、５１２℃の温度に保持されている前記基板保持台１１Ａ上に載置され、被処理基板Ｗｆは略５１２℃に加熱される。また前記第１のバブラ１４中にはＷ（ＣＯ）６が金属カルボニル化合物として３５℃の温度で保持され、前記第２のバブラ１７中にはＴＨＦが前記有機化合物として２７℃の温度で保持されている。
【００４４】
次に、ステップ２において、前記質量流量コントローラ１５をシステムコントローラ１６により制御し、前記バルブ１５Ａを開放して前記第１のバブラ１４にＡｒキャリアガスを１００ｓｃｃｍ供給すると共に、前記バルブ１４Ａ、前記バルブ１４Ｃを開放する。そこで、前記ライン１４Ｂより前記シャワーヘッド１１Ｂを介して、第１の処理ガスとして、Ｗ（ＣＯ）６を１．６３ｓｃｃｍとキャリアガスを１００ｓｃｃｍ、前記処理容器１１内に供給する。
【００４５】
また、第１の処理ガスを供給すると共に、以下の要領で第２の処理ガスを供給する。前記質量流量コントローラ１８をシステムコントローラ１６により制御し、前記バルブ１８Ａを開放して前記第２のバブラ１７にＡｒキャリアガスを３０ｓｃｃｍ供給すると共に、前記バルブ１７Ａ、前記バルブ１７Ｃを開放する。そこで、前記ライン１７Ｂより前記シャワーヘッド１１Ｂを介して、第２の処理ガスとして、ＴＨＦを５．９ｓｃｃｍとキャリアガスを３０ｓｃｃｍ、前記処理容器１１内に供給する。また、このときの処理容器１１内の圧力を５０ｍＴｏｒｒ（６．７Ｐａ）とする。
【００４６】
ここで、Ｗ（ＣＯ）６の熱分解により、前記絶縁膜Ｄの前記ホール部ＨにＷ膜が形成される。この場合、図２の説明で前記したように、配位化合物を形成する有機化合物のガスであるＴＨＦが供給されていることにより、Ｗ（ＣＯ）６が熱分解される過程の中間体であるＷ（ＣＯ）５がＴＨＦによって捕捉される反応が生じる。
【００４７】
そのため、中間体であるＷ（ＣＯ）５が、ＴＨＦによって捕捉された［Ｗ（ＣＯ）５（ＴＨＦ）］の形で前記下部Ｈ２、すなわち、前記ホール部Ｈの内壁面や底面に供給されることで前記下部Ｈ２にＷ膜が形成される。
【００４８】
その結果、前記上部Ｈ１に加えて下部Ｈ２でもＷ膜が形成されて、ホール部Ｈ全体にコンフォーマルなＷ膜の形成を行う事が可能となり、アスペクト比が大きい微細なパターンに対してもカバレッジよく、成膜を行う事が可能となる。
【００４９】
次に、ステップ３で前記バルブ１４Ａ、１４Ｃおよび前記バルブ１７Ａ、１７Ｃを閉じて、前記第１の処理ガスおよび第２の処理ガスの供給を停止して、ステップ４で成膜処理を終了する。
【００５０】
本実施例では、例えば、ステップ２、すなわち前記金属カルボニル化合物ガスと前記有機化合物ガスの供給を２１６０秒行うことで、被処理基板上には８６ｎｍのＷ膜が形成された。
【００５１】
また、本実施例では前記金属カルボニル化合物を前記第１のバブラ１４から、前記有機化合物を前記第２のバブラ１７から独立に前記処理容器１１に供給することで、第１実施例に前記したように、前記金属カルボニル化合物ガスと前記有機化合物ガスの双方を安定に前記処理容器１１に供給することが可能になっている。
【００５２】
次に、本実施例に記載した成膜方法を用いて形成された、Ｗ膜について説明する。
［第３実施例］
図５（Ａ），（Ｂ）は、第２実施例に記載した方法で、被処理基板上の絶縁膜のホール部に形成したＷ膜の状態を示す断面ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真である。図５（Ａ）は倍率が８万倍、図５（Ｂ）は倍率を２０万倍としてものである。
【００５３】
図５（Ａ），（Ｂ）を参照するに、被処理基板上に形成された、絶縁膜のホール部に、Ｗ膜が形成されている。この場合、ホール部の径は略０．２μｍ、深さは略０．６μｍであり、いわゆるアスペクト比は３である。特に倍率２０万倍の図５（Ｂ）で明らかなように、ホール部の側壁面や、底面にもＷ膜が形成され、さらにホール部の上方から下方の側壁面と底面に形成されたＷ膜の厚さが略一様であり、Ｗ膜形成の際のカバレッジが良好であり、いわゆるコンフォーマルな成膜が行われていることが確認できる。
【００５４】
これは、図２および図４の説明で前記したように、金属カルボニル化合物を用いた金属膜形成の際に、配位化合物を形成する有機化合物を被処理基板に供給することで、金属カルボニル化合物が熱分解の際に形成される金属カルボニル中間体が前記有機化合物に捕捉され、熱分解が抑制されることで、成膜のカバレッジが向上する結果と考えられる。
【００５５】
また、図６は、図４に示した第２実施例において、ＴＨＦの供給を行わなかった場合に、被処理基板上の絶縁膜のホール部に形成されるＷ膜の状態を示す断面ＳＥＭ写真である。
【００５６】
図６を参照するに、ホール部の開口部付近でＷ膜の成長速度が速いため、ホール部の開口部がＷ膜で塞がれて、ホール部の内部の側壁面および底面にＷ膜が十分に形成されていないことがわかる。また、形成されたＷ膜は、局所的に成膜速度が速い部分と、殆ど形成されない部分の差が大きく、不均一な成膜となっていることがわかる。
【００５７】
これは、前記したように、ホール部の開口部付近でＷ（ＣＯ）６の熱分解が進行するために、特にホール部の内部で、Ｗ膜の形成に必要なＷ（ＣＯ）６または中間体であるＷ（ＣＯ）５などの成膜に寄与する分子の存在が希薄であることがその理由と推察される。
【００５８】
ホール部の中の気相中に、成膜に寄与する分子Ｗ（ＣＯ）６やＷ（ＣＯ）５が希薄であると、ホール部側壁面や底面に、Ｗ膜形成のための核が形成されにくく、また核の形成がされないとＷ膜の成長が不均一になる傾向があると考えられる。そのため、図６のＳＥＭ写真で見られるように、ホール部の内部はＷ膜の成長速度が速い部分と殆どＷ膜が形成されない部分が存在し、Ｗ膜が不均一に形成され、モホロジーの不良な凹凸の大きいＷ膜が形成されていると考えられる。
【００５９】
また、図５（Ａ），（Ｂ）に示した、前記有機化合物ガスであるＴＨＦを用いた成膜では、ホール部内に、Ｗ膜の核形成に寄与する中間体が、ＴＨＦに捕捉された形で、例えば［Ｗ（ＣＯ）５（ＴＨＦ）］の形態で供給されるため、Ｗの核形成が起こって、核を起点とした成膜がなされるため、ホール部内でのＷ膜の均一性が良好であり、平坦性が良好なモホロジーのＷ膜形成が可能になると考えられる。
［第４実施例］
次に、図４に記載したフローチャートに基づいた方法で成膜したＷ膜について、ＴＨＦの流量を変化させた場合の結果について、図７に示す。
【００６０】
本実施例では条件１〜５まで、おもにＴＨＦの流量を変化させて、形成されるＷ膜の比抵抗を調べている。条件１ではＴＨＦを１５ｓｃｃｍ供給しており、同様に、ＴＨＦの供給量は、それぞれ条件２では７．８ｓｃｃｍ、条件３では７．１ｓｃｃｍ、条件４では５．９ｓｃｃｍ、条件５では３．５ｓｃｃｍとして、形成されるＷ膜の比抵抗を測定した。
【００６１】
図７を参照するに、ＴＨＦの供給量を増加させるに従い、比抵抗値は上昇していく傾向にあり、例えば条件５ではＷ膜の比抵抗値が１０１μΩ−ｃｍであったものが、条件１では、１９７７μΩ−ｃｍとなっている。これは、図７中に記載した、Ｗ膜中のＣ含有率比（ＴＨＦを用いずに形成したＷ膜中のＣの含有率を１とした場合のＣの含有率の比）に示すように、ＴＨＦに含まれるＣなどの不純物の濃度が上昇して、形成されるＷ膜の比抵抗値を上昇させているためと思われる。
【００６２】
前記したように、ＴＨＦの供給によって微細バターンへのカバレッジが良好となる効果があるため、カバレッジを良好としながら比抵抗値を低く抑えるために、ＴＨＦの供給量を最適化する必要が有る。
【００６３】
図８（Ａ），（Ｂ）は、前記図７に示した結果をグラフに示したものであり、図８（Ａ）は、Ｗ（ＣＯ）６の供給量に対するＴＨＦの供給量の比を変化させた場合のＷ膜の比抵抗値を示したものであり、図８（Ｂ）は、ＴＨＦの分圧を変化させた場合のＷ膜の比抵抗値を示したものである。
【００６４】
本実施例にて形成されるＷ膜を、例えば半導体装置のＣｕ配線のバリア膜に用いる場合、比抵抗値はおよそ１０００μΩ−ｃｍ以下とすることが必要である。そこで、図８（Ａ）を参照するに、比抵抗値を１０００μΩ−ｃｍ以下とするためには、Ｗ（ＣＯ）６の供給量に対するＴＨＦの供給量の比を１０以下とする必要がある。そのため、前記したＷ膜のカバレッジの改善効果を得ながら、比抵抗値を抑えるために、Ｗ（ＣＯ）６の供給量に対するＴＨＦの供給量の比の範囲は０．０１以上１０以下とすることが好ましい。
【００６５】
次に、図８（Ｂ）を参照するに、図８（Ａ）の場合と同様に、比抵抗値を１０００μΩ−ｃｍ以下とするためには、ＴＨＦの分圧を４．５ｍＴｏｒｒ（０．６Ｐａ）以下とする必要がある。そのため、前記したＷ膜のカバレッジの改善効果を得ながら、比抵抗値を抑えるために、Ｗ（ＣＯ）６の供給量に対するＴＨＦの供給量の比の範囲は０．０７５ｍＴｏｒｒ以上４．５ｍＴｏｒｒ（０．０１Ｐａ以上０．６Ｐａ以下）とすることが好ましい。
［第５実施例］
次に、本発明による金属膜の成膜方法の変更例を以下に示す。まず、図４に示した成膜方法の変更例のフローチャートを図９に示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００６６】
図９を参照するに、ステップ１、ステップ２、ステップ４は前記した図４の場合と同一である。本実施例の場合は、ステップ２で被処理基板Ｗｆに前記第１の処理ガスおよび前記第２の処理ガスが供給されて、Ｗ（ＣＯ）６とＴＨＦを用いた成膜が始まってから期間Ａ経過後に、ステップ２Ａで、前記バルブ１７Ａおよび１７Ｃを閉じて前記第２の処理ガスの供給を停止する。ここでＴＨＦの供給を停止してＷ（ＣＯ）６の熱分解によってＷ膜の成膜を期間Ｂだけ行った後、ステップ２Ｂで前記バルブ１４Ａおよび１４Ｃを閉じてＷ膜の成膜を終了する。
【００６７】
これは、Ｗ膜を成膜する際に、Ｗ膜を成膜するホール部へのカバレッジを確保するために、成膜工程Ｃの前半、もしくは成膜初期の期間ＡではＴＨＦを供給してホール部の開口部がＷ膜で塞がれてしまうことを防止し、成膜工程後半の期間Ｂでは形成されるＷ膜の比抵抗を低く抑えるために、ＴＨＦの供給を停止している。
【００６８】
このように、Ｗ膜形成工程において、成膜の前半でＴＨＦを供給し、成膜の後半でＴＨＦの供給を停止することにより、形成されるＷ膜の微細なホール部へのカバレッジを確保しながら、Ｗ膜の不純物濃度を低減して比抵抗値を低く抑えることが可能となる。
【００６９】
また、同様に形成されるＷ膜の微細なホール部へのカバレッジを確保しながら、Ｗ膜の比抵抗値を低く抑えるために、以下の成膜方法を行うことも可能である。
［第６実施例］
図１０は、図４に示した第２実施例による金属膜の成膜方法の変更例であり、前記ステップ２における、金属カルボニル化合物ガス、例えばＷ（ＣＯ）６の供給量と、前記有機物ガス、例えばＴＨＦの供給量を、経過時間を横軸にとって示したタイムチャートである。
【００７０】
図１０を参照するに、図４に示した、前記ステップ２において、前記Ｗ（ＣＯ）６の供給量は一定であるが、ＴＨＦの供給量は、前記ステップ２開始時に７．１ｓｃｃｍとしながら、時間の経過とともに減少させるようにしている。具体的には、図３で示した前記制御装置１６によってＭＦＣ１８を制御してキャリアガスの流量を調整し、供給されるＴＨＦの量を減少させるようにする。
【００７１】
このように、時間経過と共に連続的にＴＨＦの供給量を連続的に減少させることにより、成膜前半にホール部の開口部付近がＷ膜で塞がれることを防止して、良好なカバレッジを確保しながら、成膜後半では形成されるＷ膜中に含まれる不純物濃度を最小限に抑え、比抵抗の小さいＷ膜を形成することが可能となる。
【００７２】
また、本実施例の場合、Ｗ膜の成膜を開始する際、すなわちホール部の内壁部にＷ膜の形成が始まる際に、ＴＨＦが供給されているために、第３実施例の説明で前記したように、ホール部の内部において、Ｗ膜成膜に寄与する［Ｗ（ＣＯ）５（ＴＨＦ）］などの分子が存在するため、Ｗの核形成が行われるため、Ｗ膜の均一な成膜が可能となって、比抵抗を低い値に抑えつつ、ホール部の内壁面の膜のモホロジーの平坦性が良好なＷ膜を形成することができる。
［第７実施例］
図１１は、図４に示した第２実施例による金属膜の成膜方法の別の変更例であり、前記ステップ２における、金属カルボニル化合物ガス、例えばＷ（ＣＯ）６の供給量と、前記有機物ガス、例えばＴＨＦの供給量を、経過時間を横軸にとって示したタイムチャートである。
【００７３】
本実施例においては、前記ステップ２において、Ｗ（ＣＯ）６が連続的に供給されるのに対して、ＴＨＦの供給・停止を繰り返すようにしている。
【００７４】
この場合、Ｗ膜のホール部へのカバレッジを確保するのに必要なＴＨＦの供給量を抑えて、形成されるＷ膜の不純物の量を抑制して比抵抗値を下げることが可能である。
【００７５】
さらに、ステップ２の後半においては、ＴＨＦが供給される時間に対して、ＴＨＦの供給が停止される時間を長くすることで、さらにＷ膜の比抵抗値を低く抑えることが可能となる。
【００７６】
このように、金属カルボニル化合物ガスに対して配位化合物を形成する有機化合物ガスの供給量または、金属カルボニル化合物ガスに対して前記有機化合物ガスの供給方法を最適化することにより、例えば微細なパターンに金属膜を形成する場合に、金属膜の微細パターンへのカバレッジを確保しつつ、金属膜中に含まれる不純物濃度を低く抑えて、当該金属膜の比抵抗値を低く抑えることが可能となる。
［第８実施例］
また、本発明による金属膜の成膜方法については、ここまで実施例としてＷ（ＣＯ）６とＴＨＦを用いたＷ膜の形成について記述したが、本発明は他にも金属カルボニル化合物および配位化合物を形成する有機化合物を用いて、金属膜を形成することが可能であり、実施例中に記載したＷ（ＣＯ）６とＴＨＦを用いた場合と同様の効果を奏する。以下に、本発明の金属膜の成膜方法によって形成することが可能である金属膜と、それぞれの場合において用いる金属カルボニル化合物の例を図１２に示す。
【００７７】
図１２を参照するに、例えば金属膜としては、Ｗ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｒｈ、ＲｅおよびＣｒを成膜することが可能であり、その場合、原料ガスとしてはそれぞれ、Ｗ（ＣＯ）６、Ｎｉ（ＣＯ）４、Ｍｏ（ＣＯ）６、Ｒｕ３（ＣＯ）１２、Ｃｏ２（ＣＯ）８、Ｒｈ４（ＣＯ）１２、Ｒｅ２（ＣＯ）１０およびＣｒ（ＣＯ）６を用いる。
【００７８】
また、前記したカルボニル化合物と共に供給される、配位化合物を形成する有機化合物を図１３に示す。図１３に示す、いずれかの前記有機化合物を用いた場合、図１２に前記した金属カルボニル化合物が熱分解する過程で生成される金属カルボニル中間体を捕捉して、図２の説明に前記したように、金属膜を微細パターンに形成する場合のカバレッジを良好にする効果がある。また、図５（Ａ），（Ｂ）および図６の説明で前記したように、形成される金属膜のモホロジーの平坦性を良好にする効果も奏する。
【００７９】
図１３を参照するに、前記有機化合物は、配位する原子によって以下に大別される。
【００８０】
まず、金属膜を形成する際の金属カルボニル中間体にＯで配位するものは、例えば、アルコール類、エーテル類、アルデヒド類、ケトン類、有機酸類、エステル類、スルホキシド類およびホルムアミド類である。
【００８１】
同様に、金属カルボニル中間体にＮで配位するものは、例えば、アミン類、ニトリル類、ピリジン類、窒素複素環式化合物である。
【００８２】
同様に、金属カルボニル中間体にＳで配位するものは、例えば、チオエーテル類、ハロゲンで配位するものはハロゲン化炭化水素類がある。
【００８３】
また、具体的には、例えば、前記アルコール類には、エタノール、イソプロパノール、前記エーテル類には、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジオキサン、前記アルデヒド類には、アセトアルデヒド、前記ケトン類には、アセトン、メチルエチルケトン、前記有機酸類には、酢酸、前記エステル類には、エチルアセテート、前記アミン類には、ジメチルアミン、トリメチルアミン、前記ニトリル類には、アセトニトリル、前記ピリジン類には、ピリジン、前記チオエーテル類には硫化メチル、前記ハロゲン化炭化水素類には、塩化メチル、前記スルホキシド類には、ジメチルスルホキシド、前記ホルムアミド類には、ジメチルホルムアミド、などがある。
【００８４】
また、例えばプロピレンなどのＣ−Ｃ多重結合を持つ有機化合物に比べ、Ｏを含むテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）やＮを含むジメチルアミンのほうが、より配位化合物を形成しやすい。
［第９実施例］
次に、本発明による金属膜の成膜方法を半導体装置の製造に適用した例を具体的に示す。図１４は、本発明による金属膜の成膜方法を用いて形成した半導体装置２００の一部である。
【００８５】
図１４を参照するに、シリコンからなる半導体基板上に形成されたＭＯＳトランジスタなどの素子（図示せず）と電気的に接続されている、例えばＷからなる配線層（図示せず）と、これに接続された、例えばＣｕからなる配線層２０１とが形成されている。
【００８６】
前記配線層２０２上に形成された第１の絶縁層２０３には、例えばドライエッチングなどによって、ホール部２０３Ａおよび配線溝部２０３Ｂが形成されている。
【００８７】
前記ホール部２０３Ａおよび配線溝部２０３Ｂの内壁面には、本発明による金属膜の成膜方法、具体的には図４に示した成膜方法によって形成されたＷからなる、Ｃｕのバリア膜２０４が形成され、さらに当該バリア膜２０４上にＣｕ配線２０５が埋め込まれている。また、前記第１の絶縁層２０３の下にはＣｕキャップ層２０２、前記第１の絶縁層の上にはＣｕキャップ層２０６が形成されている。
【００８８】
このようにして形成される、Ｃｕ配線は、次に示すようにいわゆる多層化が可能である。前記第１の絶縁層２０３の上には、前記Ｃｕキャップ層２０６を介して第２の絶縁層２０７が形成される。
【００８９】
そこで、第２の絶縁層２０７には、第１の絶縁層２０３の場合と同様に、ホール部２０７Ａおよび配線溝部２０７Ｂが形成され、当該ホール部２０７Ａおよび配線溝部２０７Ｂの内壁面には、本発明による金属膜の成膜方法によって形成されたＷからなる、バリア膜２０８が形成され、さらに当該バリア膜２０８上にＣｕ配線２０９が埋め込まれている。また、前記第２の絶縁層２０７の上にはＣｕキャップ層２１０が形成される。
【００９０】
このように、本発明による金属膜の成膜方法を用いることにより、半導体装置における、アスペクト比の大きい、例えば前記ホール部２０３Ａ、配線溝部２０３Ｂに、良好なカバレッジで均一にＣｕのバリア膜２０４を形成することが可能となり、さらに当該バリア膜の比抵抗も低く抑えることができる。また、形成されるバリア膜のモホロジーの平坦性を良好とすることができる。
【００９１】
さらに、本発明を多層配線に適用すること可能であり、前記ホール部２０３Ａ、配線溝部２０３Ｂの上層に形成された、前記ホール部２０７Ａ、配線溝部２０７Ｂにも、同様に、良好なカバレッジで均一にＣｕのバリア膜２０８を形成することが可能となる。また、さらに前記第２の絶縁層２０７の上層に絶縁層やＣｕ配線を形成して多層化する場合も本発明を適用して、バリア膜を形成することが可能である。
【００９２】
また、本発明による金属膜は、半導体装置のコンタクトのプラグに用いることも可能であり、アスペクト比の高いコンタクトホールをカバレッジ良く金属膜を埋め込むことができる。
【００９３】
また、半導体装置のゲート電極を形成する場合に、ダミーゲートを形成した後、当該ダミーゲートをエッチングして、エッチングよって形成された溝に金属膜を形成してゲート電極を形成するゲート電極形成方法がある。本発明は当該ゲート電極形成方法にも適用可能であり、ダミーゲートに形成された微細な溝にカバレッジ良く金属膜を形成することができる。
【００９４】
また、半導体装置のキャパシタの電極膜に用いることも可能であり、例えば立体構造のキャパシタの電極膜にカバレッジよく電極膜を形成することが可能になる。
【００９５】
以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。
【００９６】
【発明の効果】
本発明によれば、金属カルボニル化合物ガスを用いた成膜において、被処理基板に、金属カルボニル化合物ガスに加えて、配位化合物を形成する有機化合物ガスを供給することで、被処理基板上に形成された、微細パターンにカバレッジよく成膜することが可能となった。
【００９７】
前記被処理基板に供給された前記金属カルボニル化合物ガスは、熱分解によって金属膜となって前記被処理基板上に堆積するが、前記金属カルボニル化合物から熱分解によって形成される金属カルボニル中間体が、前記有機化合物ガスにより、捕捉される。
【００９８】
その結果、金属カルボニル化合物の熱分解を抑制し、前記微細パターンの側壁面や底面などの内壁面にもカバレッジ良く、金属膜を成膜することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の、微細パターンへの金属膜の形成方法を模擬的に示した図である。
【図２】本発明による微細パターンへの金属膜の形成方法を模擬的に示した図である。
【図３】本発明第１実施例によるＣＶＤ装置の構成を示す図である。
【図４】本発明による金属膜の形成方法を示すフローチャート（その１）である。
【図５】（Ａ），（Ｂ）は、絶縁膜のホール部に形成したＷ膜の状態を示す断面ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真（その１）である。
【図６】絶縁膜のホール部に形成したＷ膜の状態を示す断面ＳＥＭ写真（その２）である。
【図７】ＴＨＦの供給量を変化させた場合のＷ膜の比抵抗値を示した図である。
【図８】（Ａ）はＷ（ＣＯ）６の供給量に対するＴＨＦの供給量の比に対するＷ膜の比抵抗を示した図であり、（Ｂ）は、ＴＨＦの分圧に対するＷ膜の比抵抗を示した図である。
【図９】本発明による金属膜の形成方法を示すフローチャート（その２）である。
【図１０】本発明の第６実施例における、金属カルボニル化合物ガスと有機化合物ガスを供給する方法を示すタイムチャートである。
【図１１】本発明の第７実施例における、金属カルボニル化合物ガスと有機化合物ガスを供給する方法を示すタイムチャートである。
【図１２】本発明の金属膜の成膜方法によって形成することが可能である金属膜と、用いる金属カルボニル化合物の例である。
【図１３】本発明の金属膜の成膜に用いる配位化合物を形成する有機化合物の例である。
【図１４】本発明の第９実施例による、半導体装置２００の断面図である。
【符号の説明】
１０  ＣＶＤ装置
１１  処理容器
１１Ａ  基板保持台
１１ａ  ヒータ
１１Ｂ  シャワーヘッド
１２  ターボ分子ポンプ
１３  ドライポンプ
１３Ａ，１３Ｃ，１４Ａ，１４Ｃ，１４ｄ，１５Ａ，１７Ａ，１７Ｃ，１８Ａ  バルブ
１３Ｂ，１３Ｄ  バイパスライン
１４，１７  バブラ
１４Ｂ，１４Ｄ，１７Ｂ  ライン
１５，１８  質量流量コントローラ
１６  システムコントローラ
２００  半導体装置
２０１，２０５，２０９  Ｃｕ配線
２０２，２０６，２１０  Ｃｕキャップ層
２０３，２０７  絶縁層
２０３Ａ，２０７Ａ  ホール部
２０３Ｂ，２０７Ｂ  配線溝部
２０４，２０８  バリア膜
Ｗ  タングステン膜
Ｄ  絶縁膜
Ｈ  ホール部
Ｈ１  ホール上部
Ｈ２  ホール下部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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