JP2000323481A - アルミニウム化学気相蒸着を利用した集積回路の金属配線製造方法 - Google Patents
アルミニウム化学気相蒸着を利用した集積回路の金属配線製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は半導体集積回路において、金属配線
の製造方法に関し、特に化学気相蒸着方式を利用したア
ルミニウム膜配線製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明のアルミニウム化学気相蒸着方式
は、メチルピロリジンアレイン（1−methylpyrrolidine
alane; MPA)プリカーソルを用いて８０〜３００℃範囲
の蒸着温度および０．１〜１０．０Ｔｏｒｒの蒸着条件
のもとでアルミニウム膜を形成する。このような本発明
によるＭＰＡプリカーソルを用いたアルミニウム膜形成
技術は、低温においても１００Å／ｓｅｃ以上の速い蒸
着速度でアルミニウム膜を蒸着可能にし、１５００Å以
上の厚さのアルミニウム膜に対しても良好な表面現状を
得ることができる故に、０．３μｍ以下の大きさ持つた
コンタクトホールに対してボイド（void）のないアルミ
ニウム膜で充填埋立することにより、好ましいステップ
カバレージ（step coverage）特性を持つ金属配線装置
を製造することができる。
の製造方法に関し、特に化学気相蒸着方式を利用したア
ルミニウム膜配線製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明のアルミニウム化学気相蒸着方式
は、メチルピロリジンアレイン（1−methylpyrrolidine
alane; MPA)プリカーソルを用いて８０〜３００℃範囲
の蒸着温度および０．１〜１０．０Ｔｏｒｒの蒸着条件
のもとでアルミニウム膜を形成する。このような本発明
によるＭＰＡプリカーソルを用いたアルミニウム膜形成
技術は、低温においても１００Å／ｓｅｃ以上の速い蒸
着速度でアルミニウム膜を蒸着可能にし、１５００Å以
上の厚さのアルミニウム膜に対しても良好な表面現状を
得ることができる故に、０．３μｍ以下の大きさ持つた
コンタクトホールに対してボイド（void）のないアルミ
ニウム膜で充填埋立することにより、好ましいステップ
カバレージ（step coverage）特性を持つ金属配線装置
を製造することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路の
金属配線装置の製造方法に関する。特に、化学気相蒸着
方式を利用したアルミニウム金属配線製造方法に関す
る。
金属配線装置の製造方法に関する。特に、化学気相蒸着
方式を利用したアルミニウム金属配線製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造業界では、半導体チップ動作
速度を増大させて単位面積当情報貯蔵能力を増加させる
ために、半導体集積回路工程に適用する最小線幅長さは
絶え間なく縮小されている。
速度を増大させて単位面積当情報貯蔵能力を増加させる
ために、半導体集積回路工程に適用する最小線幅長さは
絶え間なく縮小されている。
【０００３】これにより、半導体ウエハ上に集積化され
るトランジスタを含めて、能動および受動素子などの大
きさがサブハーフマイクロン（sub-half-micrometer）
以下に縮小されている。
るトランジスタを含めて、能動および受動素子などの大
きさがサブハーフマイクロン（sub-half-micrometer）
以下に縮小されている。
【０００４】さらに、チップ集積度を高めるため、電荷
貯蔵キャパシタ装置などをビットライン（bit line）上
部へ形成するスタック形３次元素子構造が半導体製造工
程で適用することにより、金属配線のコンタクトホール
の上下段差が急激に高まっている。その結果コンタクト
ホールの縦横比（aspect ratio）がさらに増加してい
る。
貯蔵キャパシタ装置などをビットライン（bit line）上
部へ形成するスタック形３次元素子構造が半導体製造工
程で適用することにより、金属配線のコンタクトホール
の上下段差が急激に高まっている。その結果コンタクト
ホールの縦横比（aspect ratio）がさらに増加してい
る。
【０００５】したがって、従来方法による物理的蒸着
（physical vapor deposition；ＰＶＤ）工程だけで
は、良好なコンタクトホールを導電物質で充填埋立する
ことは不可能である。
（physical vapor deposition；ＰＶＤ）工程だけで
は、良好なコンタクトホールを導電物質で充填埋立する
ことは不可能である。
【０００６】物理的蒸着方式は金属蒸気（metal vapo
r）をウエハ表面で凝集（condense）させて金属を形成
する故に、コンタクトホールの縦横比が大きな場合にお
いて、幾何学的投影効果（shadow effect）に因り良質
のステップカバレージ（step coverage）を持ったコン
タクトホールの埋立は期待できなくなる。
r）をウエハ表面で凝集（condense）させて金属を形成
する故に、コンタクトホールの縦横比が大きな場合にお
いて、幾何学的投影効果（shadow effect）に因り良質
のステップカバレージ（step coverage）を持ったコン
タクトホールの埋立は期待できなくなる。
【０００７】すなわち、スパッタリング（sputtering）
または蒸着（evaporation）などの物理的蒸着方式は高
真空のもとで行われる工程であり、原子の平均自由移動
距離（mean free path）と吸着係数（sticking coeffic
ient）が大きくなるため、可視距離にある領域（line o
f sight）だけ金属は蒸着され、表面適用蒸着（conform
al deposition）ができなくなる。
または蒸着（evaporation）などの物理的蒸着方式は高
真空のもとで行われる工程であり、原子の平均自由移動
距離（mean free path）と吸着係数（sticking coeffic
ient）が大きくなるため、可視距離にある領域（line o
f sight）だけ金属は蒸着され、表面適用蒸着（conform
al deposition）ができなくなる。
【０００８】このような問題を解決するため化学気相蒸
着（chemical vapor deposition）が使用され、化学気
相蒸着は０．１〜７６０Ｔｏｒｒで進行するため、平均
自由移動距離が短かく、吸着係数は低くなる。
着（chemical vapor deposition）が使用され、化学気
相蒸着は０．１〜７６０Ｔｏｒｒで進行するため、平均
自由移動距離が短かく、吸着係数は低くなる。
【０００９】即ち、化学気相蒸着においてプリカーソル
（precursor）はウエハ表面に到達するまでに多くの衝
突を受けるため、表面での吸着係数が低くなり、金属表
面での拡散（surface diffusion）による前述の物理的
蒸着方式と比較すれば、表面適応力（surface conforma
l capability）の優れた金属蒸着を期待することができ
る。
（precursor）はウエハ表面に到達するまでに多くの衝
突を受けるため、表面での吸着係数が低くなり、金属表
面での拡散（surface diffusion）による前述の物理的
蒸着方式と比較すれば、表面適応力（surface conforma
l capability）の優れた金属蒸着を期待することができ
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】半導体基板上に製造さ
れた素子などを互に電気的接続をさせるための金属配線
工程において、タングステン化学気相蒸着工程は、大き
な縦横比のコンタクトホールを充填埋立するための方法
として使われてきた。
れた素子などを互に電気的接続をさせるための金属配線
工程において、タングステン化学気相蒸着工程は、大き
な縦横比のコンタクトホールを充填埋立するための方法
として使われてきた。
【００１１】しかし、タングステンはアルミニウムに比
べて比抵抗（〜５．６Ωｃｍ）が大きく、後続工程段階
においてエッチバック（etch back）または化学物理研
磨（chemical mechanical polishing；ＣＭＰ）を要求
する短所があるので、高集積半導体工程において比抵抗
が小さいアルミニウム化学気相蒸着工程開発の必要性が
ますます擡頭されつつある。
べて比抵抗（〜５．６Ωｃｍ）が大きく、後続工程段階
においてエッチバック（etch back）または化学物理研
磨（chemical mechanical polishing；ＣＭＰ）を要求
する短所があるので、高集積半導体工程において比抵抗
が小さいアルミニウム化学気相蒸着工程開発の必要性が
ますます擡頭されつつある。
【００１２】現在、アルミニウム化学気相蒸着では、解
決すべき課題としては、蒸着の厚さが厚くなる程表面形
状が不良になり、良好なコンタクト埋立（contact fill
ing）は容易でないという問題点がある。
決すべき課題としては、蒸着の厚さが厚くなる程表面形
状が不良になり、良好なコンタクト埋立（contact fill
ing）は容易でないという問題点がある。
【００１３】ところで、蒸着されたアルミニウムの表面
形状は、下地膜の状態と化学気相蒸着時に使用されるプ
リカーソル及び蒸着条件によって影響を受けることにな
る。
形状は、下地膜の状態と化学気相蒸着時に使用されるプ
リカーソル及び蒸着条件によって影響を受けることにな
る。
【００１４】現在まで開発されたアルミニウム化学気相
蒸着をするためのプリカーソル（precursor）として
は、トリイソブチルアルミニウム（triisobuthylalumin
um；ＴＩＢＡ）、トリメチルアルミニウム（trimethyla
luminum；ＴＭＡ）、ジメチルエチルアルミニウムハイ
ドライド（dimethylethylaluminum hydrideＤＭＡ
Ｈ）、ジメチルエチルアミンアレイン（dimethylethyla
minealane；ＤＭＥＡＡ）などがあり、表１はこれらプ
リカーソルの特性をＴ．Ｋｏｄａｓ、Ｍ．Ｈａｍｐｔｅ
ｎ-Ｓｍｉｔｈらが執筆した著書"Ｔｈｅ Ｃｈｅｍｉｓ
ｔｒｙ ｏｆ Ｍｅｔａｌ ＣＶＤ"（１９９４年ＶＣ
Ｈ出版社発行）の第５７ページに収録された表を引用し
て表１に示す。
蒸着をするためのプリカーソル（precursor）として
は、トリイソブチルアルミニウム（triisobuthylalumin
um；ＴＩＢＡ）、トリメチルアルミニウム（trimethyla
luminum；ＴＭＡ）、ジメチルエチルアルミニウムハイ
ドライド（dimethylethylaluminum hydrideＤＭＡ
Ｈ）、ジメチルエチルアミンアレイン（dimethylethyla
minealane；ＤＭＥＡＡ）などがあり、表１はこれらプ
リカーソルの特性をＴ．Ｋｏｄａｓ、Ｍ．Ｈａｍｐｔｅ
ｎ-Ｓｍｉｔｈらが執筆した著書"Ｔｈｅ Ｃｈｅｍｉｓ
ｔｒｙ ｏｆ Ｍｅｔａｌ ＣＶＤ"（１９９４年ＶＣ
Ｈ出版社発行）の第５７ページに収録された表を引用し
て表１に示す。
【００１５】
【表１】
【００１６】表１に表されているアルミニウム化学気相
蒸着用プリカーソルの中で現在最も多く使用されている
ものは、ジメチルアルミニウムハイドライド（ＤＭＡ
Ｈ）及びジメチルエチルアミンアレイン（ＤＭＥＡＡ）
である。
蒸着用プリカーソルの中で現在最も多く使用されている
ものは、ジメチルアルミニウムハイドライド（ＤＭＡ
Ｈ）及びジメチルエチルアミンアレイン（ＤＭＥＡＡ）
である。
【００１７】図１は、従来技術によるジメチルエチルア
ミンアレイン（ＤＭＥＡＡ）の構造式を表わす。
ミンアレイン（ＤＭＥＡＡ）の構造式を表わす。
【００１８】従来のＤＭＥＡＡを利用したアルミニウム
化学気相蒸着工程に関する技術は米国特許第４，９２
３，７１７号に開示されており、発明者ウエイン エル
グラドフエルタ（wayne L, Gladfelter）は８０％以
上の反射率を持つた鏡と同様（mirror-like）な薄膜を
形成する技術を提供している。
化学気相蒸着工程に関する技術は米国特許第４，９２
３，７１７号に開示されており、発明者ウエイン エル
グラドフエルタ（wayne L, Gladfelter）は８０％以
上の反射率を持つた鏡と同様（mirror-like）な薄膜を
形成する技術を提供している。
【００１９】しかし、米国特許第４，９２３，７１７号
で開示されたＤＭＥＡＡプリカーソルを利用したアルミ
ニウム化学気相蒸着技術は、優れた表面形状を表わすア
ルミニウム膜の厚さが非常に薄く（８００Å以下）、さ
らに、蒸着速度も非常に遅いという問題点を有するた
め、半導体量産工程においての適用は難しい点がある。
で開示されたＤＭＥＡＡプリカーソルを利用したアルミ
ニウム化学気相蒸着技術は、優れた表面形状を表わすア
ルミニウム膜の厚さが非常に薄く（８００Å以下）、さ
らに、蒸着速度も非常に遅いという問題点を有するた
め、半導体量産工程においての適用は難しい点がある。
【００２０】また、従来技術によるＤＭＥＡＡプリカー
ソルは、図１に示されるように、α−α’を境界として
窒素原子とアルミニウム原子との間の化学結合が容易に
破れる問題点がある。
ソルは、図１に示されるように、α−α’を境界として
窒素原子とアルミニウム原子との間の化学結合が容易に
破れる問題点がある。
【００２１】その結果、従来技術ではＤＭＥＡＡプリカ
ーソルから分離されたＡｌＨ3がクラスター（cluster）
形態で存在しており、リアクターへ供給されるガス管あ
るいはリアクター内部に塊の形態で附着していながら、
アルミニウム膜成長中あるいは成長されたアルミニウム
膜の表面へ粒子（particle）として、落下する問題点が
発生する。
ーソルから分離されたＡｌＨ3がクラスター（cluster）
形態で存在しており、リアクターへ供給されるガス管あ
るいはリアクター内部に塊の形態で附着していながら、
アルミニウム膜成長中あるいは成長されたアルミニウム
膜の表面へ粒子（particle）として、落下する問題点が
発生する。
【００２２】
【課題を解決するための手段】したがって、本発明の第
１目的は、縦横比が大きなコンタクトホールに対し、充
填埋立能力が良好なアルミニウム膜配線装置の製造方法
を提供することにある。
１目的は、縦横比が大きなコンタクトホールに対し、充
填埋立能力が良好なアルミニウム膜配線装置の製造方法
を提供することにある。
【００２３】本発明の第２目的は、上記第１目的に加え
て、表面形状は良好で蒸着速度が速いアルミニウム膜配
線装置の製造方法を提供することにある。
て、表面形状は良好で蒸着速度が速いアルミニウム膜配
線装置の製造方法を提供することにある。
【００２４】本発明の第３目的は、上記第１目的に加え
て、コンタクトホールの埋立能力は良好であり、低温に
おいても蒸着が可能なアルミニウム膜配線装置の製造方
法を提供することにある。
て、コンタクトホールの埋立能力は良好であり、低温に
おいても蒸着が可能なアルミニウム膜配線装置の製造方
法を提供することにある。
【００２５】本発明の第４目的は、上記第１目的に加え
て、ステップカバレージが良好で、コンタクトプラグ埋
立能力も良好なアルミニウム膜配線装置の製造方法を提
供することにある。
て、ステップカバレージが良好で、コンタクトプラグ埋
立能力も良好なアルミニウム膜配線装置の製造方法を提
供することにある。
【００２６】
【発明の実施の形態】上記の目的を達成するため、本発
明は半導体基板上の構造物上面にメチルピロリジンアレ
イン（1−methyl pyrrolidine alane；ＭＰＡ）で構成
されたメタル有機物プリカーソルを使用し、アルミニウ
ム膜を形成する化学気相蒸着方法を提供する。
明は半導体基板上の構造物上面にメチルピロリジンアレ
イン（1−methyl pyrrolidine alane；ＭＰＡ）で構成
されたメタル有機物プリカーソルを使用し、アルミニウ
ム膜を形成する化学気相蒸着方法を提供する。
【００２７】以下、本発明による化学気相蒸着方式を利
用したアルミニウム金属配線装置の製造方法を、添付図
面を参照して詳細に説明する。
用したアルミニウム金属配線装置の製造方法を、添付図
面を参照して詳細に説明する。
【００２８】図２は、本発明の実施例に従い、メチルピ
ロリジンアレイン（1−methyl pyrrolidine alane；Ｍ
ＰＡ）の構造式を表す図である。
ロリジンアレイン（1−methyl pyrrolidine alane；Ｍ
ＰＡ）の構造式を表す図である。
【００２９】化学気相蒸着方式でアルミニウム膜を形成
するため、プリカーソル（precursor）を備えるための
特性は次の如くである。
するため、プリカーソル（precursor）を備えるための
特性は次の如くである。
【００３０】すなわち、３００℃以下の低温で蒸着可能
なるようにし、常温（３００°Ｋ）常圧で安定的なプリ
カーソルでなければならない。
なるようにし、常温（３００°Ｋ）常圧で安定的なプリ
カーソルでなければならない。
【００３１】なお、プリカーソルで使用する場合、安全
度を高める必要があり、１００Å／ｓｅｃ以上の高い蒸
着速度を持つことが要求される。
度を高める必要があり、１００Å／ｓｅｃ以上の高い蒸
着速度を持つことが要求される。
【００３２】また、５Ｎ即ち９９．９９９％以上の純度
を持たせることと、ソースデリバリ（delivery）が容易
でなければならない。
を持たせることと、ソースデリバリ（delivery）が容易
でなければならない。
【００３３】このような観点で、従来技術によるプリカ
ーソルでＤＭＡＨ及びＤＭＥＡＡと本発明に従うＭＰＡ
プリカーソルの特性を表２の比較表で示す。
ーソルでＤＭＡＨ及びＤＭＥＡＡと本発明に従うＭＰＡ
プリカーソルの特性を表２の比較表で示す。
【００３４】
【表２】
【００３５】本発明によるアルミニウム膜化学気相蒸着
方法は、ＭＰＡプリカーソルのリアクター内へ流入する
ため、バブリングシステム（bubbling system）方式、
蒸気状態（vapor phase）ＭＦＣ（mass flow controlle
r）方式、直接液体流入（ＤＬＩ； direct liquid inje
ction）、またはＬＤＳ（liquid delivery system）な
どの方式が使用できる。
方法は、ＭＰＡプリカーソルのリアクター内へ流入する
ため、バブリングシステム（bubbling system）方式、
蒸気状態（vapor phase）ＭＦＣ（mass flow controlle
r）方式、直接液体流入（ＤＬＩ； direct liquid inje
ction）、またはＬＤＳ（liquid delivery system）な
どの方式が使用できる。
【００３６】このとき、運送ガス（carrier gas）また
は希釈ガス（dilution gas）として、アルゴン（Ａ
ｒ）、窒素（Ｎ2）、ヘリウム（Ｈｅ）などの不活性気
体あるいは水素（Ｈ2）ガスを使用することができる。
は希釈ガス（dilution gas）として、アルゴン（Ａ
ｒ）、窒素（Ｎ2）、ヘリウム（Ｈｅ）などの不活性気
体あるいは水素（Ｈ2）ガスを使用することができる。
【００３７】表２において、本発明によるアルミニウム
化学気相蒸着方法として、水素ガスを使用する場合の実
施例を表している。
化学気相蒸着方法として、水素ガスを使用する場合の実
施例を表している。
【００３８】本発明によるＭＰＡプリカーソルは、従来
技術であるＤＭＥＡＡまたはＤＭＡＨの場合に比べて、
蒸着温度は比較的に低く、蒸着速度は１００Å／ｓｅｃ
で非常に速い。
技術であるＤＭＥＡＡまたはＤＭＡＨの場合に比べて、
蒸着温度は比較的に低く、蒸着速度は１００Å／ｓｅｃ
で非常に速い。
【００３９】また、従来技術によるＤＭＥＡＡプリカー
ソルの場合、蒸着速度は２０Å／ｓｅｃで非常に遅く、
または不安定な短所もあり、ＤＭＡＨプリカーソルの場
合は、バブリング方式のプリカーソル流入が不可能なる
問題点がある。
ソルの場合、蒸着速度は２０Å／ｓｅｃで非常に遅く、
または不安定な短所もあり、ＤＭＡＨプリカーソルの場
合は、バブリング方式のプリカーソル流入が不可能なる
問題点がある。
【００４０】本発明による良好な実施例にしたがい、Ｍ
ＰＡプリカーソルを利用してシヤワヘッド（showerhea
d）が装着された垂直タイプの冷壁ＣＶＤリアクター（v
ertical-type cold wall CVD reactor）からアルミニウ
ム膜を蒸着することができる。
ＰＡプリカーソルを利用してシヤワヘッド（showerhea
d）が装着された垂直タイプの冷壁ＣＶＤリアクター（v
ertical-type cold wall CVD reactor）からアルミニウ
ム膜を蒸着することができる。
【００４１】ＭＰＡプリカーソルを利用した化学気相蒸
着アルミニウムの基礎特性評価のための下地膜で、チタ
ニウムナイトライト（ＴｉＮ）／チタニウム（Ｔｉ）／
シリコン基板を使用することができる。
着アルミニウムの基礎特性評価のための下地膜で、チタ
ニウムナイトライト（ＴｉＮ）／チタニウム（Ｔｉ）／
シリコン基板を使用することができる。
【００４２】本発明の好ましい実施例にしたがい、ＭＰ
Ａプリカーソルを利用した最適のアルミニウム膜蒸着条
件を従来技術によるＤＭＥＡＡ蒸着条件と比較し、表３
に示した。
Ａプリカーソルを利用した最適のアルミニウム膜蒸着条
件を従来技術によるＤＭＥＡＡ蒸着条件と比較し、表３
に示した。
【００４３】
【表３】
【００４４】従来技術によるＤＭＥＡＡをプリカーソル
で使用する場合、運送ガスを水素またはアルゴンガスで
使用しても、比抵抗、蒸着速度、反射率などの特性にお
いて大きな差異は見つからないが、本発明によるＭＰＡ
プリカーソルの場合、運送ガスの種類に従い著しい差を
表している。
で使用する場合、運送ガスを水素またはアルゴンガスで
使用しても、比抵抗、蒸着速度、反射率などの特性にお
いて大きな差異は見つからないが、本発明によるＭＰＡ
プリカーソルの場合、運送ガスの種類に従い著しい差を
表している。
【００４５】本発明による水素ガスを利用し、ＭＰＡプ
リカーソルでアルミニウム膜を蒸着する場合、約１０〜
１００Å／ｓｅｃ程度の比較的高い蒸着率を得ることが
できる反面、アルゴンガスを利用して、蒸着する場合
は、約１０Å／ｓｅｃ程度の遅い蒸着速度でアルミニウ
ム膜を得ることができる。
リカーソルでアルミニウム膜を蒸着する場合、約１０〜
１００Å／ｓｅｃ程度の比較的高い蒸着率を得ることが
できる反面、アルゴンガスを利用して、蒸着する場合
は、約１０Å／ｓｅｃ程度の遅い蒸着速度でアルミニウ
ム膜を得ることができる。
【００４６】アルミニウム膜を金属配線工程に適用する
場合、蒸着初期には好ましい表面形状を保つために遅い
蒸着速度で化学気相蒸着を行いながら、ますます速い蒸
着速度でアルミニウム膜を蒸着することができる。
場合、蒸着初期には好ましい表面形状を保つために遅い
蒸着速度で化学気相蒸着を行いながら、ますます速い蒸
着速度でアルミニウム膜を蒸着することができる。
【００４７】すなわち、本発明による好ましい実施例と
して、アルミニウム膜成長初期段階では、遅い蒸着速度
で進行しながら第２段階では速い蒸着速度でアルミニウ
ム膜を形成することができる。
して、アルミニウム膜成長初期段階では、遅い蒸着速度
で進行しながら第２段階では速い蒸着速度でアルミニウ
ム膜を形成することができる。
【００４８】このとき、初期には約１０Å／ｓｅｃ以下
の蒸着速度でアルミニウム膜を形成し、第２段階では約
１０〜１００Å／ｓｅｃの蒸着速度でアルミニウム膜を
形成することができる。
の蒸着速度でアルミニウム膜を形成し、第２段階では約
１０〜１００Å／ｓｅｃの蒸着速度でアルミニウム膜を
形成することができる。
【００４９】また、本発明による好ましい実施例として
第１段階では不活性気体などの第１ガスを利用したが、
第２段階では、水素ガスなどの第２ガスを利用してＭＰ
Ａプリカーソルを流入させることにより良質のアルミニ
ウム膜を速い時間内に蒸着させることができる。
第１段階では不活性気体などの第１ガスを利用したが、
第２段階では、水素ガスなどの第２ガスを利用してＭＰ
Ａプリカーソルを流入させることにより良質のアルミニ
ウム膜を速い時間内に蒸着させることができる。
【００５０】本発明による好ましい実施例として、ＭＰ
Ａプリカーソルを水素運送ガスまたは水素希釈ガスとし
て使用して化学気相蒸着を行う場合、１５０℃以下の低
温蒸着は可能なるが、アルゴンガスを使用する場合は、
最適の蒸着温度を２００℃以上にすることができる。
Ａプリカーソルを水素運送ガスまたは水素希釈ガスとし
て使用して化学気相蒸着を行う場合、１５０℃以下の低
温蒸着は可能なるが、アルゴンガスを使用する場合は、
最適の蒸着温度を２００℃以上にすることができる。
【００５１】参考として、従来技術によるＤＭＥＡＡプ
リカーソルの場合は、ガスの種類とは関係なしに１２０
〜１５０℃で最適の蒸着条件を得ることができる。
リカーソルの場合は、ガスの種類とは関係なしに１２０
〜１５０℃で最適の蒸着条件を得ることができる。
【００５２】本発明による好ましい実施例として、ＭＰ
Ａプリカーソルを使用しながら水素ガスを利用してＣＶ
Ｄ蒸着を行う場合、従来技術による実験結果とは異なる
低温（１５０℃）においても速い蒸着速度（１００Å／
ｓｅｃ）を得ることが可能であり、厚い厚差（１５００
Å）であっても優れた表面形状を保つことができる。
Ａプリカーソルを使用しながら水素ガスを利用してＣＶ
Ｄ蒸着を行う場合、従来技術による実験結果とは異なる
低温（１５０℃）においても速い蒸着速度（１００Å／
ｓｅｃ）を得ることが可能であり、厚い厚差（１５００
Å）であっても優れた表面形状を保つことができる。
【００５３】表３で示した本発明の好ましい実施例にし
たがい形成されたアルミニウム膜は、厚さが１５００Å
なる場合でも優れた表面形状を表わすので、１００％ス
テップカバレージを仮定すれば０．３μｍ以下の大きさ
のコンタクトホールに対し良好な充填埋立（filling）
能力を持つことができる。
たがい形成されたアルミニウム膜は、厚さが１５００Å
なる場合でも優れた表面形状を表わすので、１００％ス
テップカバレージを仮定すれば０．３μｍ以下の大きさ
のコンタクトホールに対し良好な充填埋立（filling）
能力を持つことができる。
【００５４】図３は、本発明の実施例によるＭＰＡプリ
カーソルを利用し、アルミニウムを化学気相蒸着する場
合、蒸着速度の蒸着温度に対する依存性を示すグラフで
ある。
カーソルを利用し、アルミニウムを化学気相蒸着する場
合、蒸着速度の蒸着温度に対する依存性を示すグラフで
ある。
【００５５】
【外１】
【００５６】たがいＭＰＡプリカーソルを水素運送ガス
として利用し、化学気相蒸着をする場合の蒸着速度を示
している。
として利用し、化学気相蒸着をする場合の蒸着速度を示
している。
【００５７】更に、本発明の好ましい実施例によるアル
ゴンガスを使用し、ＭＰＡ化学気相蒸着を行う場合の蒸
着速度と蒸着温度との関係３０３を●で示す。
ゴンガスを使用し、ＭＰＡ化学気相蒸着を行う場合の蒸
着速度と蒸着温度との関係３０３を●で示す。
【００５８】一方、従来技術に伴うＤＭＥＡＡプリカー
ソルを使用する場合の蒸着速度データ３０２を▲で示し
た。
ソルを使用する場合の蒸着速度データ３０２を▲で示し
た。
【００５９】図４と図５は、本発明の好ましい実施例に
伴ってＭＰＡプリカーソルを利用し、１２０℃蒸着温度
で１５００Å厚さのアルミニウム膜を蒸着させた場合の
試片を各々表面と断面を撮影したＳＥＭの写真である。
伴ってＭＰＡプリカーソルを利用し、１２０℃蒸着温度
で１５００Å厚さのアルミニウム膜を蒸着させた場合の
試片を各々表面と断面を撮影したＳＥＭの写真である。
【００６０】図４と図５で表わしたアルミニウム膜試片
の場合、反射率は２１４％を表しており、これはスパッ
タ（sputter）方式で形成したアルミニウム膜と類似な
水準の表面形状を表している。
の場合、反射率は２１４％を表しており、これはスパッ
タ（sputter）方式で形成したアルミニウム膜と類似な
水準の表面形状を表している。
【００６１】本発明の好ましい実施例によるアルミニウ
ム膜の化学気相蒸着方法は、互に異なる２種のプリカー
ソルを使用し、アルミニウム膜を形成することができ
る。
ム膜の化学気相蒸着方法は、互に異なる２種のプリカー
ソルを使用し、アルミニウム膜を形成することができ
る。
【００６２】例えば、化学気相蒸着の第１段階として、
本発明によるＭＰＡプリカーソルを利用し、アルミニウ
ム膜は蒸着可能であり、続いて第２段階化学気相蒸着の
ためにＤＭＡＨ，ＤＭＥＡＡプリカーソルなどの第２メ
タル有機物プリカーソルを使用することができる。
本発明によるＭＰＡプリカーソルを利用し、アルミニウ
ム膜は蒸着可能であり、続いて第２段階化学気相蒸着の
ためにＤＭＡＨ，ＤＭＥＡＡプリカーソルなどの第２メ
タル有機物プリカーソルを使用することができる。
【００６３】本発明によるまた他の好ましい実施例とし
て、第１段階アルミニウム膜化学気相蒸着のためにＤＭ
ＡＨ，ＤＭＥＡＡプリカーソルなどの第１メタル有機物
プリカーソルを使用し、後続する第２段階化学気相蒸着
のため、本発明によるＭＰＡプリカーソルを使用するこ
とができる。
て、第１段階アルミニウム膜化学気相蒸着のためにＤＭ
ＡＨ，ＤＭＥＡＡプリカーソルなどの第１メタル有機物
プリカーソルを使用し、後続する第２段階化学気相蒸着
のため、本発明によるＭＰＡプリカーソルを使用するこ
とができる。
【００６４】更に、本発明による好ましい実施例とし
て、第１段階はＭＰＡプリカーソルなどの第３メタル有
機物プリカーソルを使用してアルミニウム膜を化学気相
蒸着し、続いてスパッタリング方式でその上面へアルミ
ニウム膜を形成することができる。
て、第１段階はＭＰＡプリカーソルなどの第３メタル有
機物プリカーソルを使用してアルミニウム膜を化学気相
蒸着し、続いてスパッタリング方式でその上面へアルミ
ニウム膜を形成することができる。
【００６５】微細線幅と大きい縦横比を持つコンタクト
ホールを良好なステップカバレージと表面形状を持つア
ルミニウム膜で埋立するため、第１段階としてＭＰＡプ
リカーソルを使用して第１次アルミニウム膜を化学気相
蒸着し、スパッタリング方式で第２次アルミニウム膜を
沈積させた後、高温熱処理リフロー工程を進行すること
ができる。
ホールを良好なステップカバレージと表面形状を持つア
ルミニウム膜で埋立するため、第１段階としてＭＰＡプ
リカーソルを使用して第１次アルミニウム膜を化学気相
蒸着し、スパッタリング方式で第２次アルミニウム膜を
沈積させた後、高温熱処理リフロー工程を進行すること
ができる。
【００６６】この時、アルミニウム膜の平坦化のための
高温熱処理リフロー（reflow）工程は、３５０〜５００
℃の温度範囲で３０〜１８０秒間進行することができ
る。
高温熱処理リフロー（reflow）工程は、３５０〜５００
℃の温度範囲で３０〜１８０秒間進行することができ
る。
【００６７】本発明によるまた他の好ましい実施例とし
て、第１次アルミニウム膜でＭＰＡプリカーソルを使用
した化学気相蒸着段階の後、高温（３００〜５００℃）
または、低圧（０．１〜２ｍＴｏｒｒ）スパッタリング
方式の第２次アルミニウム膜を沈積することにより、良
好なる埋立能力を持ちながら、高い蒸着率でアルミニウ
ム配線工程を進行することができる。
て、第１次アルミニウム膜でＭＰＡプリカーソルを使用
した化学気相蒸着段階の後、高温（３００〜５００℃）
または、低圧（０．１〜２ｍＴｏｒｒ）スパッタリング
方式の第２次アルミニウム膜を沈積することにより、良
好なる埋立能力を持ちながら、高い蒸着率でアルミニウ
ム配線工程を進行することができる。
【００６８】また、良質のアルミニウム膜を化学気相蒸
着方式で形成するために、３種類のプリカーソルを利用
してアルミニウム膜を形成することができる。
着方式で形成するために、３種類のプリカーソルを利用
してアルミニウム膜を形成することができる。
【００６９】図６は、本発明による実施例を示す図であ
る。
る。
【００７０】図６を参照すれば、アルミニウムコンタク
トを形成するために、シリコン膜５００上部へ形成され
たコンタクトホールにバリヤー層（barrier layer）で
チタニウム膜５０１及びチタニウムナイトライト５０２
を形成する。
トを形成するために、シリコン膜５００上部へ形成され
たコンタクトホールにバリヤー層（barrier layer）で
チタニウム膜５０１及びチタニウムナイトライト５０２
を形成する。
【００７１】更に、上記バリヤー層としてＴａ、Ｔａ／
ＴａＮ、Ｔｉなどを利用して構成することもでき、Ｔｉ
膜のみを利用してバリヤー層を形成することができる。
ＴａＮ、Ｔｉなどを利用して構成することもでき、Ｔｉ
膜のみを利用してバリヤー層を形成することができる。
【００７２】続いて、本発明による化学気相蒸着方法に
よりアルミニウム膜５０３を蒸着し、物理蒸着（physic
al vapor deposition）方式のアルミニウム膜５０４は
リフロー工程を経て形成することができる。
よりアルミニウム膜５０３を蒸着し、物理蒸着（physic
al vapor deposition）方式のアルミニウム膜５０４は
リフロー工程を経て形成することができる。
【００７３】前記の内容は後記する発明の特許請求範囲
をもっと良く理解できるように、この発明の特徴と技術
的長所をわずか幅広く概説した。
をもっと良く理解できるように、この発明の特徴と技術
的長所をわずか幅広く概説した。
【００７４】この発明の特許請求の範囲を構成する附加
的な特徴と長所などは以上にて詳述した。
的な特徴と長所などは以上にて詳述した。
【００７５】開示されたこの発明の概念と実施例は、こ
の発明と類似な目的を行うために、他の構造の設計また
は修正の基本として手早く使用できることが当該技術分
野における熟練者などにより確認されるべきである。
の発明と類似な目的を行うために、他の構造の設計また
は修正の基本として手早く使用できることが当該技術分
野における熟練者などにより確認されるべきである。
【００７６】また、この発明で開示された発明の概念と
実施例は、この発明の同一目的を遂行するため、異なる
構造に修正または設計するための基礎として、当該技術
分野の熟練者などにより使用されるであろう。
実施例は、この発明の同一目的を遂行するため、異なる
構造に修正または設計するための基礎として、当該技術
分野の熟練者などにより使用されるであろう。
【００７７】更に、当該技術分野の熟練者による、その
ような修正または変更した等価構造は、特許請求の範囲
で記述した発明の思想と範囲をはずれない限度内で多様
な変化、置換及び変更も可能とする。
ような修正または変更した等価構造は、特許請求の範囲
で記述した発明の思想と範囲をはずれない限度内で多様
な変化、置換及び変更も可能とする。
【００７８】
【発明の効果】以上のように本発明に従うアルミニウム
膜配線装置及び製造方法は、従来のアルミニウム化学気
相蒸着方式が持つ問題点を解決する発明として、本発明
はＭＰＡプリカーソルを水素またはアルゴンを使用して
８０〜３００℃の低温でアルミニウムを蒸着することに
より１００Å／ｓｅｃ以上の速い蒸着速度を得ることが
でき、１５００Å以上の厚さでも良好な表面形状を持つ
アルミニウム膜を形成することができる。
膜配線装置及び製造方法は、従来のアルミニウム化学気
相蒸着方式が持つ問題点を解決する発明として、本発明
はＭＰＡプリカーソルを水素またはアルゴンを使用して
８０〜３００℃の低温でアルミニウムを蒸着することに
より１００Å／ｓｅｃ以上の速い蒸着速度を得ることが
でき、１５００Å以上の厚さでも良好な表面形状を持つ
アルミニウム膜を形成することができる。
【００７９】更に、本発明によるＭＰＡ-ＣＶＤアルミ
ニウム膜は１５００Å以上の厚さについても良好な表面
形状を表すために、０．３μｍ以下の大きさを持つたコ
ンタクトホールをボイト形成が無い良好な充填埋立は可
能である。
ニウム膜は１５００Å以上の厚さについても良好な表面
形状を表すために、０．３μｍ以下の大きさを持つたコ
ンタクトホールをボイト形成が無い良好な充填埋立は可
能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術によるＤＭＥＡＡプリカーソルの化学
構造式を示す図である。
構造式を示す図である。
【図２】本発明によるＭＰＡの化学構造式を示す図であ
る。
る。
【図３】本発明の実施例による蒸着速度と蒸着温度との
関係を示す図である。
関係を示す図である。
【図４】蒸着されたアルミニウム膜試料の表面について
のＳＥＭ写真である。
のＳＥＭ写真である。
【図５】蒸着されたアルミニウム膜試料の断面について
のＳＥＭ写真である。
のＳＥＭ写真である。
【図６】本発明方法で得られた金属配線装置の一断面を
示す図である。
示す図である。
５００…シリコン膜 ５０１…チタニウム膜 ５０２…チタニウムナイトライト ５０３…アルミニウム膜 ５０４…アルミニウム膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 ▲ひょおん▼ 錫 大韓民国京畿道龍仁市器興邑農書里７−１ 番地 月桂樹棟804号 Ｆターム(参考） 4K030 AA11 AA16 AA17 AA18 BA02 BB13 EA01 HA01 JA01 JA09 JA10 JA12 LA15 4M104 BB02 BB14 BB17 DD45 FF17 FF18 FF22 HH13 5F033 HH08 HH18 HH21 HH32 HH33 JJ08 JJ18 JJ21 JJ32 JJ33 MM05 MM08 NN06 NN07 PP02 PP06 PP11 PP15 PP18 PP33 QQ73 QQ75 WW00 WW03 WW05 XX02
Claims (19)
- 【請求項１】 半導体基板上の構造物上部にアルミニウ
ム配線を製造する方法において、上記構造物の表面をメ
チルピロリジンアレイン（1−methyl pyrrolidine alan
e;ＭＰＡ）で構成されたメタル有機物プリカーソルを使
用し、化学気相蒸着方法でアルミニウム膜を形成するこ
とを特徴とする金属配線製造方法。 - 【請求項２】 請求項１において、上記化学気相蒸着ア
ルミニウム膜を形成する金属配線製造方法は、蒸着温度
を８０〜３００℃で維持することを特徴とする金属配線
製造方法。 - 【請求項３】 請求項１において、上記化学気相蒸着ア
ルミニウム膜を形成する金属配線製造方法は、上記メチ
ルピロリジンアレインプリカーソルをバブリング方式、
蒸気状態（vapor phase）、ＭＦＣ（mass flow control
ler）方式、直接液体注入（ＤＬＩ； direct liquid in
jection）、及び液体デリバリシステム（liquid delive
ry system）よりなる群から選ばれた少なくとも一つの
方法でリアクターへ供給することを特徴とする金属配線
製造方法。 - 【請求項４】 請求項１において、上記化学気相蒸着ア
ルミニウム膜を形成する金属配線製造方法は、運送ガス
または希釈ガスとして、水素（Ｈ2）、アルゴン（Ａ
ｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、窒素（Ｎ2）よりなる群から
選ばれた少なくとも一つを使用することを特徴とする金
属配線製造方法。 - 【請求項５】 請求項１において、上記化学気相蒸着ア
ルミニウム膜を形成する金属配線製造方法は、蒸着圧力
を０．１〜１０Ｔｏｒｒで行うことを特徴とする金属配
線製造方法。 - 【請求項６】 請求項１において、上記化学気相蒸着ア
ルミニウム膜を形成する金属配線製造方法は、上記メチ
ルピロリジンアレインプリカーソルソースの貯蔵容器の
温度を２０℃以上で維持することを特徴とする金属配線
製造方法。 - 【請求項７】 請求項１において、上記化学気相蒸着ア
ルミニウム膜を形成する金属配線製造方法は、第１ガス
を使用して蒸着する段階と；第２ガスを使用して蒸着す
る段階とで構成したことを特徴とする金属配線製造方
法。 - 【請求項８】 請求項７において、上記第１ガスは、不
活性ガスを含む金属配線製造方法。 - 【請求項９】 請求項７において、上記第２ガスは、水
素ガスを含む金属配線製造方法。 - 【請求項１０】 請求項１において、上記化学気相蒸着
アルミニウム膜を形成する金属配線製造方法は、１０Å
／ｓｅｃ以下の蒸着速度で蒸着する第１段階と；１０〜
１００Å／ｓｅｃの蒸着速度で蒸着する第２段階とで構
成されたことを特徴とする金属配線製造方法。 - 【請求項１１】 請求項１において、上記化学気相蒸着
アルミニウム膜を形成する金属配線製造方法は、上記メ
チルピロリジンアレインで構成されたメタル有機物プリ
カーソルを使用し、化学気相蒸着方法で第１アルミニウ
ム膜を形成する段階と；上記第１アルミニウム膜上部へ
第２メタル有機物プリカーソルを使用し、第２アルミニ
ウム膜を形成する段階とを具備することを特徴とする金
属配線製造方法。 - 【請求項１２】 請求項１１において、上記第２メタル
有機物プリカーソルは、ジメチルアルミニウムハイドラ
イド（ＤＭＡＨ）であることを特徴とする金属配線製造
方法。 - 【請求項１３】 請求項１１において、上記第２メタル
有機物プリカーソルは、ジメチルエチルアミンアレイン
（ＤＭＥＡＡ）であることを特徴とする金属配線製造方
法。 - 【請求項１４】 半導体基板上の構造物上部に化学気相
蒸着アルミニウム膜を形成する金属配線製造方法におい
て、上記構造物上部に第１メタル有機物プリカーソルを
使用し、第１アルミニウム膜を形成する段階と；上記第
１アルミニウム膜上部にメチルピロリジンアレイン（Ｍ
ＰＡ）プリカーソルを使用し、第２アルミニウム膜を形
成する段階とを具備することを特徴とする金属配線製造
方法。 - 【請求項１５】 請求項１４において、上記第１メタル
有機物プリカーソルはジメチルアルミニウムハイドライ
ド（ＤＭＡＨ）であることを特徴とする金属配線製造方
法。 - 【請求項１６】 請求項１４において、上記第１メタル
有機物プリカーソルはジメチルエチルアミンアレイン
（ＤＭＥＡＡ）であることを特徴とする金属配線製造方
法。 - 【請求項１７】 半導体基板上の構造物上部にアルミニ
ウム膜を形成する金属配線製造方法において、上記構造
物表面上部に第３メタル有機物プリカーソルを使用し、
化学気相蒸着方式で第１アルミニウム膜を形成する段階
と；上記第１アルミニウム膜上部に物理蒸着方式で第２
アルミニウム膜を形成する段階とを含む金属配線製造方
法。 - 【請求項１８】 請求項１７において、上記第３メタル
有機物プリカーソルはメチルピロリジンアレイン（ＭＰ
Ａ）であり、上記第２アルミニウム膜を形成する段階は
スパッタリング方式で第２アルミニウム膜を沈積する段
階と；３５０〜５００℃の温度下で３０〜１８０秒の
間、リフロー工程を行う段階とを含む金属配線製造方
法。 - 【請求項１９】 請求項１７において、上記第３メタル
有機物プリカーソルはメチルピロリジンアレイン（ＭＰ
Ａ）であり、上記第２アルミニウム膜を形成する段階は
３５０〜５００℃温度下の高温スパッタリング方式また
は０．１〜２ｍＴｏｒｒの低圧スパッタリング方式中の
ある一つであることを特徴とする金属配線製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27501099A JP2000323481A (ja) | 1998-09-29 | 1999-09-28 | アルミニウム化学気相蒸着を利用した集積回路の金属配線製造方法 |
Applications Claiming Priority (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR19980040424 | 1998-09-29 | ||
| JP98P40424 | 1999-03-05 | ||
| JP5928399 | 1999-03-05 | ||
| JP11-59283 | 1999-03-05 | ||
| JP99P23601 | 1999-03-05 | ||
| KR1019990023601A KR100354436B1 (ko) | 1998-09-29 | 1999-06-22 | 알루미늄 화학 기상 증착을 이용한 집적 회로의 금속 배선 제조 방법 |
| JP27501099A JP2000323481A (ja) | 1998-09-29 | 1999-09-28 | アルミニウム化学気相蒸着を利用した集積回路の金属配線製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000323481A true JP2000323481A (ja) | 2000-11-24 |
Family
ID=27463742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27501099A Withdrawn JP2000323481A (ja) | 1998-09-29 | 1999-09-28 | アルミニウム化学気相蒸着を利用した集積回路の金属配線製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000323481A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7098339B2 (en) | 2005-01-18 | 2006-08-29 | Praxair Technology, Inc. | Processes for the production of organometallic compounds |
| WO2014027861A1 (en) * | 2012-08-15 | 2014-02-20 | Up Chemical Co., Ltd. | Aluminum precursor composition |
-
1999
- 1999-09-28 JP JP27501099A patent/JP2000323481A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7098339B2 (en) | 2005-01-18 | 2006-08-29 | Praxair Technology, Inc. | Processes for the production of organometallic compounds |
| WO2014027861A1 (en) * | 2012-08-15 | 2014-02-20 | Up Chemical Co., Ltd. | Aluminum precursor composition |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20061205 |