金属钨膜及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115910917A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202310009875.7C23C16/52(2006.01)(22)申请日2023.01.05(71)申请人广州粤芯半导体技术有限公司地址510700广东省广州市黄埔区凤凰五路28号(72)发明人卢金德庄琼阳贾晓峰陈献龙(74)专利代理机构上海光华专利事务所(普通合伙)31219专利代理师余明伟(51)Int.Cl.H01L21/768(2006.01)H01L21/285(2006.01)H01L23/522(2006.01)H01L23/532(2006.01)C23C16/06(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图4页(54)发明名称金属钨膜及其制备方法(57)摘要本发明提供一种金属钨膜及其制备方法，其制备方法包括：提供半导体衬底；于半导体衬底上沉积钨成核层；于钨成核层上沉积钨体沉积层；钨成核层与钨体沉积层的总厚度小于预设厚度，重复进行沉积钨成核层及钨体沉积层至少一次形成多层结构，直至得到预设厚度的金属钨膜。本发明通过一种简单的多层膜层结构设计和WCVD制备方法结合的方式，在不需要改变现有工艺参数的基础上，解决制备大厚度的金属钨膜因应力、衬底弯曲形变较大，出现膜层破裂、剥离翘曲或剥落等问题；本发明以多层结构的方式，将金属钨膜分层沉积，通过细化晶粒、增加晶界面积，使得金属钨膜沉积过程中产生的应力、应变在钨膜中均匀化，实现低应力、低弯曲形变金属钨膜的制备。CN115910917ACN115910917A权利要求书1/1页1.一种金属钨膜的制备方法，其特征在于，所述金属钨膜的制备方法包括：S1：提供半导体衬底；S2：于所述半导体衬底上进行第一沉积过程，所述第一沉积过程包括成核阶段，形成钨成核层；S3：于所述钨成核层上进行第二沉积过程，所述第二沉积过程包括体沉积阶段，形成钨体沉积层；S4：所述钨成核层与所述钨体沉积层的总厚度小于预设厚度，重复进行步骤S2至步骤S3至少一次形成多层结构，直至得到预设厚度的所述金属钨膜。2.根据权利要求1所述的金属钨膜的制备方法，其特征在于：所述金属钨膜的预设厚度至少为700nm。3.根据权利要求1所述的金属钨膜的制备方法，其特征在于：所述钨成核层的厚度范围为10nm~30nm。4.根据权利要求3所述的金属钨膜的制备方法，其特征在于：所述钨体沉积层的厚度大于所述钨成核层的厚度。5.根据权利要求1所述的金属钨膜的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述第一沉积过程包括：S21：提供气相沉积炉，于所述气相沉积炉中以第一氩气作为载气，通入乙硼烷，所述乙硼烷高温分解，于所述半导体衬底上形成一层硼，包括如下反应：B2H（6s）→2B（s）＋3H（2g）；S22：于所述气相沉积炉中以第二氩气作为载气，通入六氟化钨，所述六氟化钨与所述硼反应生成钨核，包括如下反应：WF（6g）+2B（s）→W（s）＋2BF（3g）；S23：于所述气相沉积炉中通入硅烷，以第三氩气作为载气并再次通入所述六氟化钨，所述硅烷与所述六氟化钨反应并沉积，获得所述钨成核层，包括如下反应：3SiH（4g）+2WF6（g）→2W（s）+3SiF（4g）+6H（2g）。6.根据权利要求5所述的金属钨膜的制备方法，其特征在于：所述第一氩气、所述第二氩气及所述第三氩气作为载气时的体积流量均不相同。7.根据权利要求5所述的金属钨膜的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，所述第二沉积过程包括：S31：于所述气相沉积炉中通入氢气还原所述六氟化钨，生成钨晶粒，所述钨晶粒以所述钨成核层作为模板进行生长，包括如下反应：WF（6g）+3H（2g）→W（s）+6HF（g）。8.根据权利要求1所述的金属钨膜的制备方法，其特征在于：在所述钨成核层形成后，所述第二沉积过程进行前，还包括将所述半导体衬底转移至高温站点的步骤。9.根据权利要求5或权利要求7所述的金属钨膜的制备方法，其特征在于：所述第一氩气、所述第二氩气、所述第三氩气、所述六氟化钨、所述硅烷及所述氢气的纯度≥99.999%。10.一种金属钨膜，其特征在于：所述金属钨膜是由权利要求1~9中任意一项所述的金属钨膜的制备方法所制备。2CN115910917A说明书1/7页金属钨膜及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种金属钨膜及其制备方法。背景技术[0002]钨（W）是一种熔点在3410℃的难熔且硬度高的金属，具有优异的导电性能和比较稳定的化学性能。在集成电路制备等行业中具有广泛的应用前景。虽然金属钨可以通过蒸发的方法来淀积，不过溅射和化学气相淀积（ChemicalVaporDeposition，CVD）还是首选的技术。CVD薄膜相比溅射薄膜有很