JP2677180B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JP2677180B2 JP2677180B2 JP33128893A JP33128893A JP2677180B2 JP 2677180 B2 JP2677180 B2 JP 2677180B2 JP 33128893 A JP33128893 A JP 33128893A JP 33128893 A JP33128893 A JP 33128893A JP 2677180 B2 JP2677180 B2 JP 2677180B2
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- Japan
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- aluminum
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- aluminum film
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関し、特に層間接続を有する配線の形成方法に関す
る。
に関し、特に層間接続を有する配線の形成方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体装置の製造方法の例として
は、ザ・エレクトロケミカル ソサエテイ・エクステン
デッド・アブストラクツ ボリューム９３−１、１９９
３年、４８２頁（Ｔｈｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃ
ａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ａｂｓｔｒ
ａｃｔｓ， Ｖｏｌ． ９３−１， １９９３， ｐ
ｐ．４８２−４８３）に記載されているように、半導体
装置上に設けた絶縁膜の上に高融点金属化合物膜を形成
し、有機アルミニウムを用いた気相化学成長により、こ
の高融点金属化合物膜上にアルミニウム膜を形成する方
法がある。
は、ザ・エレクトロケミカル ソサエテイ・エクステン
デッド・アブストラクツ ボリューム９３−１、１９９
３年、４８２頁（Ｔｈｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃ
ａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ａｂｓｔｒ
ａｃｔｓ， Ｖｏｌ． ９３−１， １９９３， ｐ
ｐ．４８２−４８３）に記載されているように、半導体
装置上に設けた絶縁膜の上に高融点金属化合物膜を形成
し、有機アルミニウムを用いた気相化学成長により、こ
の高融点金属化合物膜上にアルミニウム膜を形成する方
法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来例では、
気相化学成長で形成するアルミニウム膜の膜厚が増加す
るにしたがって、アルミニウム膜表面の平滑性が劣化す
る。このため、配線として必要な膜厚では凹凸の多い荒
れた膜となり、リソグラフィーの分解能を劣化させる。
したがって、微細な配線パターンを形成できず、配線間
の短絡や配線の断線などを引き起こし、半導体装置の生
産性を著しく低下させるという欠点がある。
気相化学成長で形成するアルミニウム膜の膜厚が増加す
るにしたがって、アルミニウム膜表面の平滑性が劣化す
る。このため、配線として必要な膜厚では凹凸の多い荒
れた膜となり、リソグラフィーの分解能を劣化させる。
したがって、微細な配線パターンを形成できず、配線間
の短絡や配線の断線などを引き起こし、半導体装置の生
産性を著しく低下させるという欠点がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、接続孔が開口された絶縁膜を表面に有する半
導体基板上に一層のアルミニウム膜を形成する工程にお
いて、前記絶縁膜上及び前記接続孔の内壁にチタン膜あ
るいはチタン合金膜を形成する工程と、厚さが０．２μ
ｍ以下のアルミニウム膜を有機アルミニウムガスを用い
た気相化学成長法により形成する工程と、前記有機アル
ミニウムガスを流さないで前記半導体基板を昇温して、
前記アルミニウム膜の下層膜中のチタンを拡散させ、前
記アルミニウム膜の表面に析出させる昇温工程と、前記
昇温工程後に前記アルミニウム膜上に有機アルミニウム
ガスを用いた気相成長法により厚さが０．２μｍ以下の
アルミニウム膜を形成する気相成長工程を有し、前記昇
温工程とその後の気相成長工程を複数回行うことを特徴
とし、特に前記昇温工程の最高温度を３００℃以上で５
００℃以下にすると、効果が著しい。
造方法は、接続孔が開口された絶縁膜を表面に有する半
導体基板上に一層のアルミニウム膜を形成する工程にお
いて、前記絶縁膜上及び前記接続孔の内壁にチタン膜あ
るいはチタン合金膜を形成する工程と、厚さが０．２μ
ｍ以下のアルミニウム膜を有機アルミニウムガスを用い
た気相化学成長法により形成する工程と、前記有機アル
ミニウムガスを流さないで前記半導体基板を昇温して、
前記アルミニウム膜の下層膜中のチタンを拡散させ、前
記アルミニウム膜の表面に析出させる昇温工程と、前記
昇温工程後に前記アルミニウム膜上に有機アルミニウム
ガスを用いた気相成長法により厚さが０．２μｍ以下の
アルミニウム膜を形成する気相成長工程を有し、前記昇
温工程とその後の気相成長工程を複数回行うことを特徴
とし、特に前記昇温工程の最高温度を３００℃以上で５
００℃以下にすると、効果が著しい。
【０００５】
【作用】半導体装置の基板表面をチタンあるいは窒化チ
タン、チタンタングステンなどの膜で覆った後、有機ア
ルミニウムを用いた気相化学成長を行う。有機アルミニ
ウムは水素ガスでバブリングして反応室に導入する。気
相化学成長の条件は基板温度１７０℃、全圧１Ｔｏｒｒ
である。すると、下地であるチタンや窒化チタンなどの
チタン化合物の膜中に含まれるチタンを核として、アル
ミニウム膜が堆積する。気相化学成長で堆積したアルミ
ニウム膜の表面形状は、膜厚の増加にしたがって劣化す
るが、膜厚が０．２μｍ以下ではリソグラフィーに対し
て十分に平滑であった。ここで、有機アルミニウムの供
給を中断し、半導体装置の基板を４００℃で１０分間加
熱すると、下地膜中に含まれる一部のＴｉが拡散し、ア
ルミニウム膜表面に析出してくる。つづいて、再び有機
アルミニウムを用いた気相化学成長を行うと、このＴｉ
を核として平滑な表面形状のアルミニウム膜が堆積する
ことを初めて見いだした。ただし、二度目に堆積するア
ルミニウム膜も、膜厚の増加に従って表面の平滑性が劣
化したが、二度目に堆積させるアルミニウム膜の膜厚が
一度目と同じく０．２μｍ以下では、リソク゛ ラフィー
に十分な平滑性を有するアルミニウム膜が得られた。所
望の厚さのアルミニウム膜を得るには、このように薄い
膜を形成する気相化学成長の工程と次の気相化学成長工
程でアルミニウムの核となるＴｉの拡散のための昇温工
程を繰り返せばよいことを見いだした。
タン、チタンタングステンなどの膜で覆った後、有機ア
ルミニウムを用いた気相化学成長を行う。有機アルミニ
ウムは水素ガスでバブリングして反応室に導入する。気
相化学成長の条件は基板温度１７０℃、全圧１Ｔｏｒｒ
である。すると、下地であるチタンや窒化チタンなどの
チタン化合物の膜中に含まれるチタンを核として、アル
ミニウム膜が堆積する。気相化学成長で堆積したアルミ
ニウム膜の表面形状は、膜厚の増加にしたがって劣化す
るが、膜厚が０．２μｍ以下ではリソグラフィーに対し
て十分に平滑であった。ここで、有機アルミニウムの供
給を中断し、半導体装置の基板を４００℃で１０分間加
熱すると、下地膜中に含まれる一部のＴｉが拡散し、ア
ルミニウム膜表面に析出してくる。つづいて、再び有機
アルミニウムを用いた気相化学成長を行うと、このＴｉ
を核として平滑な表面形状のアルミニウム膜が堆積する
ことを初めて見いだした。ただし、二度目に堆積するア
ルミニウム膜も、膜厚の増加に従って表面の平滑性が劣
化したが、二度目に堆積させるアルミニウム膜の膜厚が
一度目と同じく０．２μｍ以下では、リソク゛ ラフィー
に十分な平滑性を有するアルミニウム膜が得られた。所
望の厚さのアルミニウム膜を得るには、このように薄い
膜を形成する気相化学成長の工程と次の気相化学成長工
程でアルミニウムの核となるＴｉの拡散のための昇温工
程を繰り返せばよいことを見いだした。
【０００６】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。図１は実施例の主要工程における半導体装置
の断面図である。本実施例はシリコン集積回路における
配線工程に適用した場合を例示する。図２は実施例の主
要工程における半導体装置の基板温度と有機アルミニウ
ムの供給の時間変化を示す図である。
説明する。図１は実施例の主要工程における半導体装置
の断面図である。本実施例はシリコン集積回路における
配線工程に適用した場合を例示する。図２は実施例の主
要工程における半導体装置の基板温度と有機アルミニウ
ムの供給の時間変化を示す図である。
【０００７】標準的な集積回路製作方法を用いて形成し
た、接続孔形成前の構造を有する基板を図１（ａ）に示
す。図において、１はシリコン基板、２は酸化シリコン
膜、３はチタン膜である。続いて図１（ｂ）に示すよう
に前記基板１の全面にジメチルアルミニウムハイドライ
ドを用いた気相化学成長により、第１のアルミニウム膜
４を形成する。ジメチルアルミニウムハイドライドは流
量３００ｓｃｃｍの水素ガスでバブリングして、２分
間、反応室に導入する。気相化学成長条件は、基板温度
１７０℃、全圧１Ｔｏｒｒである。この時の半導体装置
の基板温度と有機アルミニウムの供給のようすを図２の
期間１に示す。続いて、ジメチルアルミニウムハイドラ
イドの導入を中断し、基板温度を４００℃に昇温し１０
分間保持する。この時の基板温度と有機アルミニウムの
供給の様子を期間２に示す。すると、図１（ｃ）に示す
ように、下地チタン膜３のうち一部のチタン原子が拡散
し、第１のアルミニウム膜４の表面にＴｉ５が析出す
る。図２の期間３に示すように、半導体装置の基板温度
の冷却期間３を経て、再び同じ条件でジメチルアルミニ
ウムハイドライドを用いた気相化学成長を行うと、図１
（ｄ）に示すようにＴｉ５を核として厚さ０．１μｍの
第２のアルミニウム膜６が堆積する。引続き、昇温工程
と気相化学成長工程を３回繰り返し、０．５μｍの厚さ
で平滑な表面形状の第３のアルミニウム膜７を形成でき
る。
た、接続孔形成前の構造を有する基板を図１（ａ）に示
す。図において、１はシリコン基板、２は酸化シリコン
膜、３はチタン膜である。続いて図１（ｂ）に示すよう
に前記基板１の全面にジメチルアルミニウムハイドライ
ドを用いた気相化学成長により、第１のアルミニウム膜
４を形成する。ジメチルアルミニウムハイドライドは流
量３００ｓｃｃｍの水素ガスでバブリングして、２分
間、反応室に導入する。気相化学成長条件は、基板温度
１７０℃、全圧１Ｔｏｒｒである。この時の半導体装置
の基板温度と有機アルミニウムの供給のようすを図２の
期間１に示す。続いて、ジメチルアルミニウムハイドラ
イドの導入を中断し、基板温度を４００℃に昇温し１０
分間保持する。この時の基板温度と有機アルミニウムの
供給の様子を期間２に示す。すると、図１（ｃ）に示す
ように、下地チタン膜３のうち一部のチタン原子が拡散
し、第１のアルミニウム膜４の表面にＴｉ５が析出す
る。図２の期間３に示すように、半導体装置の基板温度
の冷却期間３を経て、再び同じ条件でジメチルアルミニ
ウムハイドライドを用いた気相化学成長を行うと、図１
（ｄ）に示すようにＴｉ５を核として厚さ０．１μｍの
第２のアルミニウム膜６が堆積する。引続き、昇温工程
と気相化学成長工程を３回繰り返し、０．５μｍの厚さ
で平滑な表面形状の第３のアルミニウム膜７を形成でき
る。
【０００８】本実施例では下地としてチタン膜を用いた
場合を例示したが、窒化チタン、チタンタングステン、
チタンシリサイドなどのチタン化合物膜を用いても同様
の効果が得られる。
場合を例示したが、窒化チタン、チタンタングステン、
チタンシリサイドなどのチタン化合物膜を用いても同様
の効果が得られる。
【０００９】有機アルミニウム原料としては例示したジ
メチルアルミニウムハイドライド（ＣＨ3 ）2 ＡｌＨの
他に、ジエチルアルミニウムハイドライド（Ｃ2 Ｈ5 ）
2 ＡｌＨ、トリイソブチルアルミニウム Ａｌ（ｉ−Ｃ
4 Ｈ9 ）3 、トリメチルアミンアラン ＡｌＨ3 Ｎ（Ｃ
Ｈ3 ）3 、トリエチルアミンアラン ＡｌＨ3 Ｎ（Ｃ2
Ｈ5 ）3 、ジメチルエチルアミンアランＡｌＨ3 Ｎ（Ｃ
Ｈ3 ）2 （Ｃ2 Ｈ5 ）これらの混合物などを用いても同
様の効果がある。
メチルアルミニウムハイドライド（ＣＨ3 ）2 ＡｌＨの
他に、ジエチルアルミニウムハイドライド（Ｃ2 Ｈ5 ）
2 ＡｌＨ、トリイソブチルアルミニウム Ａｌ（ｉ−Ｃ
4 Ｈ9 ）3 、トリメチルアミンアラン ＡｌＨ3 Ｎ（Ｃ
Ｈ3 ）3 、トリエチルアミンアラン ＡｌＨ3 Ｎ（Ｃ2
Ｈ5 ）3 、ジメチルエチルアミンアランＡｌＨ3 Ｎ（Ｃ
Ｈ3 ）2 （Ｃ2 Ｈ5 ）これらの混合物などを用いても同
様の効果がある。
【００１０】さらに気相化学成長条件はアルミニウムの
成長がおこる範囲内で任意に選ぶことができる。
成長がおこる範囲内で任意に選ぶことができる。
【００１１】また、半導体装置基板の昇温温度として４
００℃の場合を例示したが、チタンの拡散が実効的な時
間で起こる３００℃以上で、下層にアルミニウム配線が
あっても影響を与えない５００℃以下の温度範囲で、任
意に選ぶことができる。
００℃の場合を例示したが、チタンの拡散が実効的な時
間で起こる３００℃以上で、下層にアルミニウム配線が
あっても影響を与えない５００℃以下の温度範囲で、任
意に選ぶことができる。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、平滑な表
面形状を有する厚いアルミニウム膜を形成できることに
より、リソグラフィーの分解能を劣化させないので、ア
ルミニウム配線の短絡や断線がなくなり半導体装置の歩
留まりが向上するので、半導体装置の生産コストを低減
できる効果がある。
面形状を有する厚いアルミニウム膜を形成できることに
より、リソグラフィーの分解能を劣化させないので、ア
ルミニウム配線の短絡や断線がなくなり半導体装置の歩
留まりが向上するので、半導体装置の生産コストを低減
できる効果がある。
【図１】本発明の実施例の主要工程を示す断面図であ
る。
る。
【図２】本発明の実施例の半導体装置の基板温度と有機
アルミニウムの供給の時間変化を示す図である。
アルミニウムの供給の時間変化を示す図である。
１ シリコン基板 ２ 酸化シリコン膜 ３ チタン膜 ４ 第１のアルミニウム膜 ５ チタン ６ 第２のアルミニウム膜 ７ 第３のアルミニウム膜
Claims (2)
- 【請求項１】 接続孔が開口された絶縁膜を表面に有す
る半導体基板上にアルミニウム膜を形成する工程であっ
て、前記絶縁膜上及び前記接続孔の内壁にチタン膜ある
いはチタン合金膜を形成する工程と、有機アルミニウム
ガスを用いた気相化学成長法により厚さが０．２μｍ以
下のアルミニウム膜を形成する気相成長工程と、前記有
機アルミニウムガスを流さず前記半導体基板を昇温し
て、前記アルミニウム膜の下層膜中のチタンを拡散さ
せ、前記アルミニウム膜の表面に析出させる昇温工程
と、前記昇温工程後に前記アルミニウム膜上に有機アル
ミニウムガスを用いた気相成長法により厚さが０．２μ
ｍ以下のアルミニウム膜を形成する気相成長工程を有
し、前記昇温工程とその後の気相成長工程を複数回行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記昇温工程での最高温度を３００℃以
上で５００℃以下にすることを特徴とする請求項１記載
の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33128893A JP2677180B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33128893A JP2677180B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07193065A JPH07193065A (ja) | 1995-07-28 |
| JP2677180B2 true JP2677180B2 (ja) | 1997-11-17 |
Family
ID=18242016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33128893A Expired - Lifetime JP2677180B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2677180B2 (ja) |
-
1993
- 1993-12-27 JP JP33128893A patent/JP2677180B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07193065A (ja) | 1995-07-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19970624 |