JP2721020B2 - Deposition film formation method - Google Patents

Deposition film formation method

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JP2721020B2
JP2721020B2 JP2006559A JP655990A JP2721020B2 JP 2721020 B2 JP2721020 B2 JP 2721020B2 JP 2006559 A JP2006559 A JP 2006559A JP 655990 A JP655990 A JP 655990A JP 2721020 B2 JP2721020 B2 JP 2721020B2
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、堆積膜形成法に関し、特に半導体集積回路
装置等の配線に好ましく適用できるAl堆積膜の形成法に
関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for forming a deposited film, and more particularly to a method for forming an Al deposited film which can be preferably applied to wiring of a semiconductor integrated circuit device or the like.

[従来の技術] 従来、半導体を用いた電子デバイスや集積回路におい
て、電極や配線には主にアルミニウム(Al)もしくはAl
−Si等が用いられてきた。ここで、Alは廉価で電気伝導
度が高く、また表面に緻密な酸化膜が形成されるので、
内部が化学的に保護されて安定化することや、Siとの密
着性が良好であることなど、多くの利点を有している。
[Prior Art] Conventionally, in an electronic device or an integrated circuit using a semiconductor, electrodes (Al) or Al
-Si and the like have been used. Here, Al is inexpensive and has high electric conductivity, and a dense oxide film is formed on the surface.
It has many advantages such as stabilization by chemically protecting the inside and good adhesion to Si.

ところで、LSI等の集積回路の集積度が増大し、配線
の微細化や多層配線化などが近年特に必要とされるよう
になってきたため、従来のAl配線に対してこれまでにな
い厳しい要求が出されるようになってきている。集積度
の増加による寸法微細化に伴って、LSI等の表面は酸
化,拡散,薄膜堆積,エッチングなどにより凹凸が激し
くなっている。例えば電極や配線金属は段差のある面上
へ断線なく堆積されたり、径が微小でかつ深いビアホー
ル中へ堆積されなければならない。4Mbitや16MbitのDRA
M(ダイナミックRAM)などでは、Al等の金属を堆積しな
ければならないビアオールのアスペクト比(ビアホール
深さ÷ビアホール直径)は1.0以上であり、ビアホール
直径自体も1μm以下となる。従って、アスペクト比の
大きいビアホールにもAlを堆積できる技術が必要とされ
る。
By the way, as the degree of integration of integrated circuits such as LSIs has increased and miniaturization of wiring and multi-layer wiring have become particularly necessary in recent years, there has been an ever more stringent demand for conventional Al wiring. It is being issued. Along with miniaturization due to an increase in the degree of integration, the surface of an LSI or the like has become increasingly uneven due to oxidation, diffusion, thin film deposition, etching, and the like. For example, an electrode or a wiring metal must be deposited on a stepped surface without disconnection or deposited in a via hole having a small diameter and a large diameter. 4Mbit and 16Mbit DRA
In an M (dynamic RAM) or the like, the aspect ratio (via hole depth / via hole diameter) of via holes on which a metal such as Al must be deposited is 1.0 or more, and the via hole diameter itself is 1 μm or less. Therefore, a technique that can deposit Al even in a via hole having a large aspect ratio is required.

従来用いられてきたスパッタ法では上述の要求い対応
できない。
The above requirements cannot be met by the conventionally used sputtering method.

例えばバイアススパッタ法では、荷電粒子損傷による
悪影響が生ずるだけでなく、エッチング作用と堆積作用
とが混在するため、堆積速度が向上しない。
For example, in the bias sputtering method, not only an adverse effect due to charged particle damage occurs but also an etching action and a deposition action are mixed, so that the deposition rate is not improved.

これとは別に、様々なタイプのCVD(Chemical Vapor
Deposition)法が提案されているが、プラズマCVDや光C
VDでは気相中での反応があるので、基板表面の凹凸に対
する表面被覆性が比較的よい。しかし、原料ガス分子中
に含まれる炭素原子が膜中に取り込まれたり、また特に
プラズマCVDではスパッタ法の場合のように荷電粒子に
よる損傷(いわゆるプラズマダメージ)があったりす
る。
Separately, various types of CVD (Chemical Vapor
Deposition) method has been proposed, but plasma CVD and optical C
Since VD has a reaction in the gas phase, the surface coverage with the unevenness on the substrate surface is relatively good. However, carbon atoms contained in the raw material gas molecules are taken into the film, and in particular, in plasma CVD, damage by charged particles (so-called plasma damage) occurs as in the case of the sputtering method.

そこで主に基板表面での表面反応により膜が成長する
ために表面の段差部などの凹凸に対する表面被覆性が良
い。熱CVD法を用いれば、ビアホール内での堆積が起き
易いと期待できる。
Therefore, since the film grows mainly by the surface reaction on the substrate surface, the surface coverage with unevenness such as a step portion on the surface is good. If the thermal CVD method is used, it can be expected that deposition in the via hole is likely to occur.

このためAl膜の形成方法として熱CVD法が種々研究さ
れ、例えば有機アルミニウムをキャリアガスに分散して
加熱基板上へ輸送し、基板上でガス分子を熱分解して膜
形成するという方法が使われる。例えばJournal of Ele
ctrochemical Society第131巻2175ページ(1984年)に
見られる例では有機アルミニウムガスとしてトリイソブ
チルアルミニウム(i−C4H93Al(TIBA)を用い、成
膜温度260℃,反応管圧力0.5torrで成膜し、3.4μΩ・c
mの膜を形成している。
For this reason, various thermal CVD methods have been studied as a method for forming an Al film.For example, a method in which organic aluminum is dispersed in a carrier gas and transported onto a heated substrate, and a film is formed by thermally decomposing gas molecules on the substrate is used. Will be For example, Journal of Ele
Ctrochemical Society No. 131 Volume 2175 pages triisobutylaluminum as an organic aluminum gas in the example seen in (1984) (i-C 4 H 9 ) 3 Al using (TIBA), film formation temperature 260 ° C., the tube pressure 0.5torr 3.4μΩ ・ c
m film is formed.

しかしながら、この方法ではAlの表面平坦性が悪く、
しかもビアホール内のAlの緻密なものとならないなど不
適正なものである。
However, this method has poor surface flatness of Al,
In addition, the Al in the via hole is inappropriate, for example, it does not become dense.

特開昭63−33569号公報には有機アルミニウムを基板
近傍において加熱することにより膜形成する方法が記載
されている。この方法では表面の自然酸化膜を除去した
金属または半導体表面上にのみ選択的にCVD法によるAl
を堆積することができる。この場合にはTIBAの導入前に
基板表面の自然酸化膜を除去する工程が必要である。ま
たガスの加熱の必要があること、しかも加熱を基板近傍
で行わなければならないという制約があり、しかもどの
位基板に近い所で加熱しなければならないかを決めて行
くのが難しく、ヒータを置く場所が制限されるなどの問
題点もある。
JP-A-63-33569 describes a method of forming a film by heating organic aluminum in the vicinity of a substrate. In this method, Al is selectively deposited only on the metal or semiconductor surface from which the natural oxide film on the surface has been removed by CVD.
Can be deposited. In this case, a step of removing the native oxide film on the substrate surface is required before introducing TIBA. In addition, it is necessary to heat the gas, and there is a restriction that the heating must be performed near the substrate, and it is difficult to determine how close the substrate must be heated. There are also problems such as location restrictions.

さらには、Electrochemical Society日本支部第2回
シンポジウム(1989年7月7日)予稿集第75ページには
ダブルウォールCVD法によればTIBAを使用しTIBAのガス
温度を基板温度よりも高くする装置が提案されている。
この方法は上記特開昭63−33569号の変形にすぎない。
この方法でも金属や半導体上のみにAlを選択成長させる
ことができるが、ガス温度と基体表面温度との差を精度
よく制御するのが困難であるだけでなく、ボンベと配管
を加熱しなければならないという欠点がある。すなわち
これらを制御しようとすると装置が複雑であり、1回の
堆積プロセスで1枚のウェハにしか堆積を行うことので
きない枚葉処理型とせざを得ない。しかも決して良質と
いえない膜が堆積速度が高々500Å/分の堆積速度で得
られるだけで、量産化に必要なスループットを実現する
ことができない。しかもこの方法による膜といえどもあ
る程度厚くしないと均一な連続膜にならない,膜の平坦
性が悪いなど前述した要求を満たすには不十分である。
In addition, on page 75 of the proceedings of the 2nd Symposium of the Electrochemical Society of Japan (July 7, 1989), there is a device that uses TIBA according to the double-wall CVD method to raise the gas temperature of TIBA above the substrate temperature. Proposed.
This method is merely a modification of the above-mentioned JP-A-63-33569.
With this method, Al can be selectively grown only on metals and semiconductors.However, it is not only difficult to accurately control the difference between the gas temperature and the substrate surface temperature, but also if the cylinder and piping are not heated. There is a disadvantage that it does not. That is, if these are to be controlled, the apparatus is complicated, and a single-wafer processing type in which deposition can be performed on only one wafer in one deposition process is inevitable. In addition, a film that cannot be said to be of high quality can be obtained only at a deposition rate of at most 500 ° / min, but the throughput required for mass production cannot be realized. Moreover, even if the film is formed by this method, it is not sufficient to satisfy the above-mentioned requirements, for example, a uniform continuous film cannot be obtained unless the film is thickened to some extent, and the film has poor flatness.

また、他の有機金属としてトリメチルアルミニウム
(TMA)を用いた場合としては、プラズマや光を用いる
ことによるAl堆積が試みられているが、やはりプラズマ
や光を用いるため装置が複雑となり、かつ枚葉型装置で
あるため、スループットを十分向上させるにはまだ改善
すべき余地がある。
In the case where trimethylaluminum (TMA) is used as another organic metal, Al deposition by using plasma or light has been attempted. Since it is a mold-type device, there is still room for improvement to sufficiently improve the throughput.

以上のように、従来の方法ではAlの堆積膜形を行うこ
とができたとしてもAl膜の平坦性,緻密性に問題があ
り、例えば高集積回路の配線材料として用いるにしても
その電気的特性が良好でない。
As described above, even if the conventional method can form a deposited film of Al, there is a problem in the flatness and denseness of the Al film. The characteristics are not good.

しかも、最終的に商業的成功を収め得るような高スル
ープットに達し得ないものであった。
In addition, they have not been able to reach high throughputs that can ultimately achieve commercial success.

[発明が解決しようとする課題] 以上のように、近年より高集積化が望まれている半導
体の技術分野において、高集積化され、かつ高性能化さ
れた半導体装置を廉価に提供するためには、改善すべき
余地が多く存在していた。
[Problems to be Solved by the Invention] As described above, in order to provide a highly integrated and high performance semiconductor device at a low cost in the semiconductor technical field where higher integration is desired in recent years. Had much room for improvement.

[課題を解決するための手段] かかる目的を達成するために、本発明による堆積膜形
成法は、熱CVD法によりアルミニウムを主成分とする膜
を形成するための堆積膜形成法において、 電子供与性の表面を有する基体を堆積膜形成用の空間
に配する工程、 アルキルアルミニウムハイドライドのガスと水素ガス
とを前記堆積膜形成用の空間に導入する工程、および 前記アルキルアルミニウムハイドライドの分解温度以
上でかつ450℃以下の範囲内に前記電子供与性の表面を
維持し、膜形成の初期において温度を低くその後高くな
るように温度を変化させること、または膜形成の初期に
おいてアルキルアルミニウムハイドライドの分圧を低く
その後高くなるように分圧を変化させることのうち、少
なくともいずれか一方により、アルミニウムの堆積速度
を変化させてアルミニウム膜を該電子供与性の表面に形
成する工程を有することを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, a deposited film forming method according to the present invention includes a method for forming a film containing aluminum as a main component by a thermal CVD method. Disposing a substrate having a neutral surface in a deposited film forming space, introducing an alkyl aluminum hydride gas and hydrogen gas into the deposited film forming space, and at a temperature equal to or higher than the decomposition temperature of the alkyl aluminum hydride. And maintaining the electron donating surface within the range of 450 ° C. or lower, and changing the temperature so as to lower the temperature in the early stage of film formation and thereafter increase it, or to increase the partial pressure of the alkyl aluminum hydride in the early stage of film formation. The deposition rate of aluminum is reduced by at least one of changing the partial pressure to lower and then increase. A step of forming an aluminum film on the electron donating surface by changing the degree.

さらに本発明による堆積膜形成法は、熱CVD法により
アルミニウムを主成分とする膜を形成するための堆積膜
形成法において、 電子供与性の表面を有する基体を堆積膜形成用の空間
に配する工程、 アルキルアルミニウムハイドライドのガスとSiを含む
ガスおよび水素ガスとを前記堆積膜形成用の空間に導入
する工程、および 前記アルキルアルミニウムハイドライドの分解温度以
上でかつ450℃以下の範囲内に前記電子供与性の表面を
維持し、膜形成の初期において温度を低くその後高くな
るように温度を変化させること、または膜形成の初期に
おいてアルキルアルミニウムハイドライドの分圧を低く
その後高くなるように分圧を変化させることのうち、少
なくともいずれか一方により、シリコンを含むアルミニ
ウムの堆積速度を変化させてシリコンを含むアルミニウ
ム膜を該電子供与性の表面に形成する工程を有すること
を特徴とする。
Further, in the deposited film forming method according to the present invention, in a deposited film forming method for forming a film mainly composed of aluminum by a thermal CVD method, a substrate having an electron donating surface is arranged in a space for forming a deposited film. Introducing an alkylaluminum hydride gas, a gas containing Si, and a hydrogen gas into the space for forming the deposited film; and donating the electron at a temperature not lower than the decomposition temperature of the alkylaluminum hydride and not higher than 450 ° C. Maintain a stable surface and change the temperature so that the temperature is low and then high in the early stage of film formation, or the partial pressure is changed so that the partial pressure of the alkyl aluminum hydride is low and high in the early stage of film formation By changing the deposition rate of aluminum containing silicon by at least one of An aluminum film containing down and having a step of forming the electron donative surface.

[作用] 本発明においては、基体上にアルキルアルミニウムハ
イドライドのガス,またはアルキルアルミニウムハイド
ライドのガスとシリコンを含むガスとを供給して、Alま
たはAl−Si膜を形成し、しかも膜形成時にAlの堆積速度
を変化させる。そのために、緻密なAlまたはAl−Si膜を
基体上、高速に形成することができる。
[Function] In the present invention, a gas of alkyl aluminum hydride or a gas of alkyl aluminum hydride and a gas containing silicon is supplied onto a substrate to form an Al or Al—Si film. Vary the deposition rate. Therefore, a dense Al or Al-Si film can be formed on the substrate at a high speed.

[実施例] まず、有機金属を用いた堆積膜形成方法について概設
する。
Example First, a method for forming a deposited film using an organic metal will be outlined.

有機金属の分解反応、ひいては薄膜堆積反応は、金属
原子の種類,金属原子に結合しているアルキルの種類,
分解反応を生ぜしめる手段,雰囲気ガス等の条件により
大きく変化する。
The decomposition reaction of organometallics and, consequently, the deposition reaction of thin films depend on the type of metal atom, the type of alkyl bonded to the metal atom,
It changes greatly depending on the conditions such as the means for causing the decomposition reaction and the atmospheric gas.

例えば、M−R3(M:III族金属,R:アルキル基)の場合
において、トリメチルガリウム は、熱分解ではGa−CH3結合の切断されるラジカル解裂
であるが、トリエチルガリウム は、熱分解ではβ離脱により とC2H4とに分解する。また、同じエチル基のついたトリ
エチルアルミニウム は、熱分解ではAl−C2H5結合の切断されるラジカル分解
である。しかしiC4H9の結合したイソトリブチルアルミ
ニウム をβ離脱する。
For example, in the case of M—R 3 (M: Group III metal, R: alkyl group), trimethylgallium Is the thermal decomposition is radical cleavage to be cut of the Ga-CH 3 bond, triethyl gallium Is due to β-elimination in thermal decomposition And C 2 H 4 . Also, triethyl aluminum with the same ethyl group Is a radical decomposition in which the Al—C 2 H 5 bond is broken in the thermal decomposition. But iC 4 H 9 bound isotributyl aluminum From β.

CH3基とAlとからなるトリメチルアルミニウム(TMA)
は、室温で二量体構造 を有しており、熱分解はAl−CH3基の切断されるラジカ
ル分解であり、150℃以下の低温では雰囲気H2と反応し
てCH4を生じ、最終的にAlを生成する。しかし略々300℃
以上の高温では、雰囲気にH2が存在してもCH3基がTMA分
子からHを引抜き、最終的にAl−C化合物が生ずる。
Trimethylaluminum comprising a CH 3 group and Al (TMA)
Has a dimeric structure at room temperature The thermal decomposition is a radical decomposition in which the Al—CH 3 group is cleaved, and reacts with the atmosphere H 2 at a low temperature of 150 ° C. or lower to generate CH 4 , and finally generates Al. But almost 300 ℃
At the above high temperature, even if H 2 is present in the atmosphere, the CH 3 group extracts H from the TMA molecule, and finally an Al—C compound is generated.

また、TMAの場合、光もしくはH2雰囲気高周波(略々1
3.56MHz)プラズマにおいて電力のある制限された領域
においては、2つのAl間の橋掛CH3のカップリングによ
りC2H6が生ずる。
In the case of TMA, light or H 2 atmosphere high frequency (approximately 1
In restricted areas of power at 3.56MHz) plasma, C 2 H 6 are generated by the coupling of the crosslinking CH 3 between two Al.

要は、最も単純なアルキル基であるCH3基,C2H5基ま
たはiC4H9基とAlまたはGaから成る有機金属ですら、反
応形態はアルキル基の種類や金属原子の種類,励起分解
手段により異なるので、有機金属から金属原子を所望の
基体上に堆積させるためには、分解反応を非常に厳密に
制御しなければならない。例えば、トリイソブチルアル
ミニウム からAlを堆積させる場合、従来の熱反応を主とする減圧
CVD法では、表面にμmオーダの凹凸が生じ、表面モル
フォロジが劣っている。また、熱処理によるヒロック発
生、AlとSiとの界面でのSi拡散によるSi表面荒れが生
じ、かつマイグレーション耐性も劣っており、商業レベ
ルの超LSIプロセスに用いることが難しい。
In short, even for the simplest alkyl groups CH 3 , C 2 H 5 or iC 4 H 9 and organometallics consisting of Al or Ga, the reaction mode depends on the type of alkyl group, the type of metal atom, and the type of excitation. Since it depends on the decomposition means, in order to deposit metal atoms from an organometallic on a desired substrate, the decomposition reaction must be very strictly controlled. For example, triisobutylaluminum When depositing Al from
In the CVD method, irregularities on the order of μm are generated on the surface, and the surface morphology is inferior. In addition, hillocks are generated by heat treatment, Si surface roughness is caused by Si diffusion at the interface between Al and Si, and migration resistance is inferior, so that it is difficult to use it for a commercial-level VLSI process.

以上詳述したように、有機金属の化学的性質が金属元
素に付く有機置換基の種類・組み合わせにより大きく変
わるという一般的性質により、有機金属を用いたCVD法
では、その堆積膜形成条件の設定が複雑なものとなる。
As described in detail above, the general property that the chemical properties of an organic metal greatly changes depending on the type and combination of organic substituents attached to a metal element. Becomes complicated.

しかも、これを例えば4Mbit以上のDRAMのような高集
積回路に適用させるとすると、膜形式条件設定が少し変
化しただけで全く使用不可能な堆積膜(配線)となって
しまう。
Moreover, if this is applied to a highly integrated circuit such as a DRAM of 4 Mbit or more, a deposited film (wiring) which cannot be used at all even if the film type condition setting is slightly changed.

そうすると、極めて良質の堆積膜を形成し得ることは
言うまでもないが、その膜形成条件についても装置が複
雑となるような極めて限られたものではなく、比較的汎
用性のある範囲をとり得るような堆積膜形成法でなけれ
ばならない。
Then, it goes without saying that an extremely high-quality deposited film can be formed. However, the film forming conditions are not extremely limited so as to complicate the apparatus, and can take a relatively versatile range. It must be a deposited film formation method.

そこで、本発明者等は高集積回路に適用し得る水準を
越える条件を見い出すことを目標に多くの有機金属を準
備し、また、反応ガス,キャリアガス,基板温度,ガス
の反応状態等を数多くの実験を行い検討した。
Accordingly, the present inventors have prepared a large number of organic metals with the aim of finding conditions exceeding the level applicable to highly integrated circuits, and have prepared a large number of reaction gases, carrier gases, substrate temperatures, gas reaction states, and the like. The experiment was conducted and examined.

その結果汎用性の高い膜形成条件を提供できるパラメ
ータとして、アルキルアルミニウムハイドライドを原料
ガスとして使用することに着目した。そして、さらに検
討を重ねた結果、高集積回路に適用し得る好適な膜形成
条件は以下の通りであることを見い出した。
As a result, we focused on using alkylaluminum hydride as a source gas as a parameter that can provide highly versatile film forming conditions. As a result of further study, it was found that suitable film forming conditions applicable to highly integrated circuits are as follows.

原料ガスとしてアルキルアルミハイドライド,反応ガ
スとしてH2,基体として電子供与性の表面を有する基
体,基体温度として電子供与性表面の温度が、アルキル
アルミハイドライドの分解温度以上且つ450℃以下。こ
のような膜形成原料によれば、表面平坦性および緻密性
に優れたAlを堆積させることができる。
Alkyl aluminum hydride as a raw material gas, H 2 as a reaction gas, a substrate having an electron donating surface as a substrate, and a temperature of the electron donating surface as a substrate temperature is equal to or higher than the decomposition temperature of the alkyl aluminum hydride and equal to or lower than 450 ° C. According to such a film forming raw material, Al having excellent surface flatness and denseness can be deposited.

例えば本発明におけるアルキルアルミニウムハイドラ
イドとしてのジメチルアルミニウムハイドライドDMAH
は、アルキル金属として公知の物質であるが、どのよう
な反応形態によりどのようなAl薄膜が堆積するかは、あ
らゆる条件下で堆積膜を形成してみなくては予想だにで
きないものであった。例えばDMAHを光CVDによりAlを堆
積させる例では、表面モルフォロジに劣り、抵抗値も数
μΩ〜10μΩ・cmとバルク値(2.7μΩ・cm)より大き
く、膜質の劣るものであった。
For example, dimethyl aluminum hydride DMAH as the alkyl aluminum hydride in the present invention
Is a substance known as an alkyl metal.However, what kind of reaction film forms an Al thin film cannot be predicted without forming a deposited film under all conditions. Was. For example, in the case where Al is deposited by photo-CVD using DMAH, the surface morphology is inferior, the resistance value is several μΩ to 10 μΩ · cm, which is larger than the bulk value (2.7 μΩ · cm), and the film quality is inferior.

これに対して本発明においては、導電性堆積膜として
良質のAlあるいはAl−Si膜を基体上に選択的に堆積させ
るためにCVD法を用いるものである。
On the other hand, in the present invention, a CVD method is used to selectively deposit a high-quality Al or Al-Si film as a conductive deposition film on a substrate.

すなわち、堆積膜の構成要素となる原子を少なくとも
1つ含む原料ガスとして有機金属であるジメチルアルミ
ニウムハイドライド(DMAH) またはモノメチルアルミニウムハイドライド(MMAH2と、かつ反応ガスとしてH2を使用し、これらの混合ガス
による気相成長により基体上にAl膜を形成する。あるい
は、これにSiを含むガスを使用しAl−Si膜を形成する。
That is, dimethyl aluminum hydride (DMAH) which is an organic metal is used as a source gas containing at least one atom serving as a constituent element of a deposited film. Or monomethyl aluminum hydride (MMAH 2 ) And using H 2 as a reaction gas, and forming an Al film on the substrate by vapor phase growth using a mixed gas thereof. Alternatively, an Al-Si film is formed by using a gas containing Si.

本発明の適用可能な基体は、Alの堆積する表面を形成
するための第1の基体表面材料を有するものである。そ
して、第1の基体表面材料としては、電子供与性を有す
る材料を用いる。
A substrate applicable to the present invention has a first substrate surface material for forming a surface on which Al is deposited. As the first substrate surface material, a material having an electron donating property is used.

この電子供与性について以下詳細に説明する。 This electron donating property will be described in detail below.

電子供与性材料とは、基体中に自由電子が存在してい
るか、もしくは自由電子を意図的に生成せしめたかした
もので、例えば基体表面上に付着した原料ガス分子との
電子授受により化学反応が促進される表面を有する材料
をいう。例えば、一般に金属や半導体がこれに相当す
る。金属もしくは半導体表面に薄い酸化膜が存在してい
るものも含まれる。それは基体と付着原料分子間で電子
授受により化学反応が生ずるからである。
An electron donating material is a material in which free electrons are present in a substrate or whether free electrons are intentionally generated. For example, a chemical reaction occurs when electrons are exchanged with a source gas molecule attached to a substrate surface. A material having a surface that is promoted. For example, metals and semiconductors generally correspond to this. Also included are those in which a thin oxide film exists on a metal or semiconductor surface. This is because a chemical reaction occurs between the substrate and the attached raw material molecules by electron transfer.

具体的には、単結晶シリコン,多結晶シリコン,非晶
質シリコン等の半導体、III族元素としてのGa,In,Alと
V族元素としてのP,As,Nとを組合せて成る二元系もしく
は三元系もしくは四元系III−V族化合物半導体、ある
いは金属,合金,シリサイド等であり、例えばタングス
テン,モリブデン,タンタル,タングステンシリサイ
ド,チタンシリサイド,アルミニウム,アルミニウムシ
リコン,チタンアルミニウム,チタンナイトライド,
銅,アルミニウムシリコン銅,アルミニウムパラジウ
ム,チタン,モリブデンシリサイド,タンタルシリサイ
ド等である。
Specifically, semiconductors such as single crystal silicon, polycrystalline silicon, and amorphous silicon, and binary systems composed of a combination of Ga, In, Al as a group III element and P, As, N as a group V element Or a ternary or quaternary III-V compound semiconductor, or a metal, alloy, silicide, etc., such as tungsten, molybdenum, tantalum, tungsten silicide, titanium silicide, aluminum, aluminum silicon, titanium aluminum, titanium nitride,
Copper, aluminum silicon copper, aluminum palladium, titanium, molybdenum silicide, tantalum silicide and the like.

このような構成の基体に対して、Alは原料ガスとH2
の反応系において単純な熱反応のみで堆積する。例えば
DMAHとH2との反応系における熱反応は基本的に と考えられる。DMAHは室温で二量体構造をとっている。
MMAH2によっても下記実施例に示すように、熱反応によ
り高品質AlあるいはAl−Siが堆積可能である。
Relative to the substrate in such a configuration, Al is deposited only in the simple thermal reaction in the reaction system of the source gas and H 2. For example
Thermal reaction in the reaction system between DMAH and H 2 are essentially it is conceivable that. DMAH has a dimeric structure at room temperature.
As shown in the following examples, high quality Al or Al—Si can be deposited by MMAH 2 by a thermal reaction.

MMAH2は蒸気圧が室温で0.01〜0.1Torrと低いために多
量の原料輸送が比較的難しく、堆積速度は数百Å/分が
前述した要求を満す本発明における上限値であり、好ま
しくは室温で蒸気圧が1TorrであるDMAHを使用すること
が最も望ましい。
Since MMAH 2 has a low vapor pressure of 0.01 to 0.1 Torr at room temperature, it is relatively difficult to transport a large amount of raw material, and the deposition rate is an upper limit in the present invention satisfying the above-mentioned requirement of several hundred Å / min. Most preferably, DMAH with a vapor pressure of 1 Torr at room temperature is used.

第1図(a)〜(e)は本発明によるAlあるいはAl−
Si膜の成長の様子を示す。
1 (a) to 1 (e) show Al or Al- according to the present invention.
The state of the growth of the Si film is shown.

第1図(a)は本発明によるAl堆積膜形成前の基体の
断面を模式的に示す図である。90は電子供与性材料から
なる基板である。
FIG. 1 (a) is a diagram schematically showing a cross section of a substrate before forming an Al deposited film according to the present invention. 90 is a substrate made of an electron donating material.

原料ガスとしてのDMAH,Si2H6および反応ガスとしての
H2を含んだ混合気体を第1の堆積条件で加熱された基体
1上に供給されると、基体90上にAl−Siが析出し、第1
図(b)に示すようにAl−Siの連続膜が形成される。
DMAH, Si 2 H 6 as raw material gas and reactive gas
When the mixed gas containing H 2 is supplied onto the substrate 1 heated under the first deposition condition, Al—Si is deposited on the substrate 90 and the first
An Al-Si continuous film is formed as shown in FIG.

次いで、第2の堆積条件でAl−Siの堆積を続けると、
第1図(c)の状態を経て、第1図(d)に示すように
なる。
Next, when the deposition of Al-Si is continued under the second deposition condition,
After the state of FIG. 1 (c), it becomes as shown in FIG. 1 (d).

そしてオージュ電子分光法や光電子分光法による分析
の結果、この膜には炭素や酸素のような不純物の混入が
認められない。
As a result of analysis by Auger electron spectroscopy or photoelectron spectroscopy, contamination of impurities such as carbon and oxygen is not recognized in this film.

このようにして形成された堆積膜の抵抗率は、膜厚40
0Åでは室温で2.7〜3.0μΩ・cmとAlバルクの抵抗率と
ほぼ等しく、連続かつ平坦な膜となる。また、膜厚1μ
mであっても、その抵抗率はやはり室温で略々2.7〜3.0
μΩ・cmとなり、厚膜でも十分に緻密な膜が形成され
る。可視光波長領域における反射率も略々80%であり、
表面平坦性にすぐれた薄膜を実効的に高速堆積させるこ
とができる。
The resistivity of the deposited film thus formed has a thickness of 40
At 0 °, the resistivity is 2.7 to 3.0 μΩ · cm at room temperature, which is almost equal to the resistivity of the Al bulk, and is a continuous and flat film. In addition, film thickness 1μ
m, the resistivity is still approximately 2.7 to 3.0 at room temperature.
μΩ · cm, and a sufficiently dense film can be formed even with a thick film. The reflectance in the visible light wavelength region is also approximately 80%,
A thin film having excellent surface flatness can be effectively deposited at a high speed.

以上詳述したように、本発明では、 アルキルアルミハイドライドのガスと水素ガスとの混
合気体雰囲気中で、電子供与性の表面をアルキルアルミ
ハイドライドの分解温度以上450℃以下の温度に維持
し、電子供与性の表面(A)上にAlを堆積させること、
あるいは、上記混合気体雰囲気としてさらにSiを含むガ
スを付加したものを用いてAl−Siを堆積させることを見
い出したことに加え、AlあるいはAl−Si膜の形成におい
て高スループット化を計るために、堆積膜形成時に、低
堆積速度から高堆積速度へと移行させる。こうすること
により膜質を劣化させることなく高スループット化が達
成し得る。
As described in detail above, in the present invention, in a mixed gas atmosphere of an alkyl aluminum hydride gas and hydrogen gas, the electron donating surface is maintained at a temperature not lower than the decomposition temperature of the alkyl aluminum hydride and not higher than 450 ° C. Depositing Al on the donor surface (A);
Alternatively, in addition to finding that Al-Si is deposited by using a gas to which a gas containing Si is further added as the mixed gas atmosphere, in order to increase the throughput in forming an Al or Al-Si film, During the formation of the deposited film, the deposition rate is shifted from a low deposition rate to a high deposition rate. By doing so, high throughput can be achieved without deteriorating the film quality.

第2図はAlあるいはAl−Si膜が堆積可能な堆積膜形成
装置を示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic view showing a deposited film forming apparatus capable of depositing an Al or Al-Si film.

ここで、1はAl−Siを形成するための基体である。基
体1は、同図に対して実質的に閉じられた堆積膜形成用
の空間を形成するための反応管2の内部に設けられた基
体ホルダ3上に載置される。反応管2を構成する材料と
しては石英が好ましいが、金属製であってもよい。この
場合には反応管を冷却することが望ましい。また、基体
ホルダ3は金属製であり、載置される基体を加熱できる
ようにヒータ4が設けられている。そしてヒータ4の発
熱温度を制御して基体温度を制御することができるよう
構成されている。
Here, 1 is a substrate for forming Al-Si. The substrate 1 is placed on a substrate holder 3 provided inside a reaction tube 2 for forming a space for forming a deposited film which is substantially closed with respect to FIG. Quartz is preferred as a material constituting the reaction tube 2, but it may be made of metal. In this case, it is desirable to cool the reaction tube. The base holder 3 is made of metal, and is provided with a heater 4 so as to heat the mounted base. The temperature of the substrate can be controlled by controlling the heat generation temperature of the heater 4.

ガスの供給系は以下のように構成されている。 The gas supply system is configured as follows.

5はガスの混合器であり、第1の原料ガスと第2の原
料ガスと反応ガスとを混合させて反応管2内に供給す
る。6は第1の原料ガスとして有機金属を気化させるた
めに設けられた原料ガス気化器である。
Reference numeral 5 denotes a gas mixer, which mixes the first source gas, the second source gas, and the reaction gas and supplies them to the reaction tube 2. Reference numeral 6 denotes a source gas vaporizer provided for vaporizing an organic metal as a first source gas.

本発明において用いる有機金属は室温で液体状である
ので、気化器6内でキャリアガスを有機金属の液体中を
通して飽和蒸気となし、混合器5へ導入する。
Since the organic metal used in the present invention is in a liquid state at room temperature, the carrier gas passes through the organic metal liquid into saturated vapor in the vaporizer 6 and is introduced into the mixer 5.

排気系は以下のように構成される。 The exhaust system is configured as follows.

7はゲートバルブであり、堆積膜形成前に反応管2内
部を排気する時など大容量の排気を行う際に開かれる。
8はスローリークバルブであり、堆積膜形成時の反応管
2内部の圧力を調整する時など小容量の排気を行う際に
用いられる。9は排気ユニットであり、ターボ分子ポン
プ等の排気用のポンプ等で構成される。
Reference numeral 7 denotes a gate valve which is opened when exhausting a large amount of gas, such as when exhausting the inside of the reaction tube 2 before forming a deposited film.
Reference numeral 8 denotes a slow leak valve, which is used when a small volume of gas is exhausted, for example, when adjusting the pressure inside the reaction tube 2 when forming a deposited film. Reference numeral 9 denotes an exhaust unit, which includes an exhaust pump such as a turbo molecular pump.

基体1の搬送系は以下のように構成される。 The transport system for the base 1 is configured as follows.

10は堆積膜形成前および堆積膜形成後の基体を収容可
能な基体搬送室であり、バルブ11を開いて排気される。
12は搬送室を排気する排気ユニットであり、ターボ分子
ポンプ等の排気用ポンプで構成される。
Reference numeral 10 denotes a substrate transfer chamber capable of housing a substrate before and after forming a deposited film, and is evacuated by opening a valve 11.
Reference numeral 12 denotes an exhaust unit for exhausting the transfer chamber, which is constituted by an exhaust pump such as a turbo molecular pump.

バルブ13は基体1を反応室と搬送空間で移送する時の
み開かれる。
The valve 13 is opened only when the substrate 1 is transferred between the reaction chamber and the transfer space.

第2図に示すように、第1の原料ガスを生成するため
のガス生成室6においては、室温に保持されている液体
状のDMAHに対しキャリアガスとしてのH2もしくはAr(も
しくは他の不活性ガス)でバブリングを行い、気体状DM
AHを生成し、これを混合器5に輸送する。反応ガスとし
てのH2は別経路から混合器5に輸送される。ガスはそれ
ぞれその分圧が所望の値となるように流量が調整されて
いる。
As shown in FIG. 2, in a gas generation chamber 6 for generating a first raw material gas, H 2 or Ar (or other non-magnetic) as a carrier gas is supplied to a liquid DMAH maintained at room temperature. Bubbling with active gas) and gaseous DM
AH is produced and transported to the mixer 5. H 2 as a reaction gas is transported to the mixer 5 from another route. The flow rate of each gas is adjusted so that its partial pressure becomes a desired value.

第1の原料ガスとしては、MMAH2でもよいが、蒸気圧
が室温で1Torrとなるのに十分なDMAHが最も好ましい。
また、DMAHとMMAH2を混合させて用いてもよい。
MMAH 2 may be used as the first source gas, but DMAH sufficient for the vapor pressure to be 1 Torr at room temperature is most preferable.
It may also be used by mixing DMAH and MMAH 2.

また、Al−Si膜を形成する際の第2の原料ガスとして
のSiを含むガスとしては、Si2H6,SiH4,Si3H8,Si(C
H34,SiC l4,SiH2Cl2,SiH3Clを用いることができ
る。とりわけ、200−300℃の低温で分解し易いSi2H6
最も望ましい。H2またはArで希釈されたSi2H6等のガス
は、DMAHと別系統から混合器5に輸送され、反応管2に
供給される。
The gas containing Si as the second source gas when forming the Al—Si film includes Si 2 H 6 , SiH 4 , Si 3 H 8 , Si (C
H 3 ) 4 , SiCl 4 , SiH 2 Cl 2 , and SiH 3 Cl can be used. In particular, Si 2 H 6 which is easily decomposed at a low temperature of 200 to 300 ° C. is most preferable. A gas such as Si 2 H 6 diluted with H 2 or Ar is transported to the mixer 5 from a separate system from the DMAH and supplied to the reaction tube 2.

第2図の装置を用いると、 全圧力 1.5Torr DMAH分圧 1.5×10-4Torr Si分圧 2.0×10-6Torr 基体温度 160℃−450℃ の条件下でAi−Si膜を電子供与性材料表面上に堆積する
ことができる。400Åの膜厚であっても連続、かつ抵抗
率もAlのバルク値にほぼ等しい2.7−3.0μΩ・cmであ
る。基体温度270℃−350℃の時、堆積速度は100−800Å
/分であり、高速堆積のためには、堆積速度をより大き
くする必要がある。
When the apparatus shown in FIG. 2 is used, a total pressure of 1.5 Torr DMAH partial pressure 1.5 × 10 -4 Torr Si partial pressure 2.0 × 10 -6 Torr Ai-Si film is made electron-donating under a substrate temperature of 160 ° C. to 450 ° C. It can be deposited on a material surface. Even if the film thickness is 400 °, it is continuous and the resistivity is 2.7-3.0 μΩ · cm which is almost equal to the bulk value of Al. When the substrate temperature is 270 ° C-350 ° C, the deposition rate is 100-800Å
/ Min, and higher deposition rates require higher deposition rates.

高速堆積を実現する為には基体温度を高くし、またDM
AH分圧を高くすることが考えられる。例えば、基体温度
330℃、DMAH分圧10-2〜10-3Torrにして0.2〜0.5μm/分
の堆積速度を実現することができる。しかし、堆積速度
が大きすぎると表面平坦性の劣った表面になってしま
う。例えば、反射率は、10〜30%程度のAlあるいはAl−
Si膜になってしまう。このように、表面平坦性の劣った
膜になってしまうのは、高温において金属原子、もしく
は、分子の表面マイグレーションが大きいため、あるい
特定核のみで堆積が進行し、膜厚になる際に表面平坦性
が劣化してしまう為と考えられる。すなわち、堆積初期
において表面平坦性の劣った膜が形成されてしまいこれ
が後まで悪影響を及ぼすことが最も大きな理由である。
To achieve high-speed deposition, raise the substrate temperature,
It is conceivable to increase the AH partial pressure. For example, substrate temperature
A deposition rate of 0.2 to 0.5 μm / min can be realized at 330 ° C. and a DMAH partial pressure of 10 −2 to 10 −3 Torr. However, if the deposition rate is too high, the surface will have poor surface flatness. For example, the reflectance is about 10 to 30% of Al or Al-
It becomes a Si film. As described above, a film having poor surface flatness is caused by a large surface migration of metal atoms or molecules at a high temperature. It is considered that the surface flatness is deteriorated. That is, the most important reason is that a film having poor surface flatness is formed in the initial stage of the deposition, and this has an adverse effect until later.

本発明では、低堆積速度から高堆積速度へと堆積膜形
成時に移行させる手段として、例えば堆積中に基体温
度、原料ガス分圧を変化させる手法を用いて、実質的に
高堆積速度で、かつ高品質、平坦性の優れたAlあるいは
Al−Si堆積膜を得る方法を提供する。
In the present invention, as a means for shifting from a low deposition rate to a high deposition rate at the time of deposition film formation, for example, using a method of changing the substrate temperature during deposition, the source gas partial pressure, at a substantially high deposition rate, and Al or high quality, excellent flatness
A method for obtaining an Al-Si deposited film is provided.

こうすることで実質的に高堆積速度をもち、かつ、高
品質平坦な堆積膜を得ることができる。
In this way, a high-quality flat deposition film having a substantially high deposition rate can be obtained.

本発明に係る表面化学反応による堆積膜形成では、低
基体温度,低原料ガス分圧下の低堆積速度条件の方が、
反応管からの汚染がなければ薄膜でも連続かつ高品質の
膜になると言われている。
In the deposition film formation by the surface chemical reaction according to the present invention, the low deposition rate under low substrate temperature and low source gas partial pressure is better.
It is said that if there is no contamination from the reaction tube, even a thin film becomes a continuous and high quality film.

本発明者等の知見によれば、良質のAlあるいはAl−Si
の堆積膜が良好な選択性のもとに、形成されるのは基体
温度160〜450℃より好ましくは270℃〜350℃である。
According to the findings of the present inventors, good quality Al or Al-Si
The substrate is formed at a substrate temperature of 160 to 450 ° C., preferably 270 to 350 ° C., with good selectivity.

そこで、本発明における第1の堆積工程、すなわち低
堆積速度による堆積膜形成工程としては、 全圧力10-3〜760Torr好ましくは5×10-2〜5Torrにお
いて、基体温度は、270〜350℃、好ましくは270〜300
℃、DMAH分圧は、全圧力の1.3×10-5〜1.3×10-3倍、好
ましくは1.3×10-5〜1.3×10-4倍という条件より適宜選
択されるものであり、連続膜が形成されるものであれば
よい。また、本発明における第2の堆積工程、すなわち
高堆積速度による堆積膜形成工程としては、 全圧力10-3〜760Torr好ましくは5×10-2〜5Torrにお
いて、基板温度は、270〜350℃、好ましくは300〜350
℃、DMAH分圧は全圧力の1.3×10-5〜1.3×10-3倍とす
る。
Therefore, the first deposition step in the present invention, that is, the deposition film formation step at a low deposition rate, is performed at a total pressure of 10 −3 to 760 Torr, preferably 5 × 10 −2 to 5 Torr, a substrate temperature of 270 to 350 ° C. Preferably 270-300
° C., DMAH partial pressure, 1.3 × 10 -5 ~ 1.3 × 10 -3 times the total pressure, preferably appropriately selected from the conditions of 1.3 × 10 -5 ~ 1.3 × 10 -4 times, continuous membrane What is necessary is just what is formed. In the second deposition step of the present invention, that is, as a deposition film formation step at a high deposition rate, the substrate temperature is 270 to 350 ° C. at a total pressure of 10 −3 to 760 Torr, preferably 5 × 10 −2 to 5 Torr. Preferably 300-350
° C, DMAH partial pressure shall be 1.3 × 10 -5 to 1.3 × 10 -3 times the total pressure.

基体温度を上昇させるのに、ヒータのみを用いるので
はなく、ウェハ表面にWランプやXeランプを照射して、
急速に基体温度を上昇させても良い。ランプによる加熱
は、急速に基体温度を上昇させるのに有効ではあるが、
窓を設ける等装置が複雑になるので、基体加熱に用いて
いるヒータを用いて基体温度を上昇させる方がより望ま
しい。
To raise the substrate temperature, instead of using only a heater, irradiate the wafer surface with a W lamp or Xe lamp,
The substrate temperature may be raised rapidly. Heating with a lamp is effective in rapidly raising the substrate temperature,
Since a device such as a window is complicated, it is more desirable to raise the substrate temperature using a heater used for heating the substrate.

好ましくは1.3×10-4〜1.3×10-3倍という条件より適
宜選択され、かつ前記第1の堆積工程における堆積速度
より高い堆積速度で堆積膜が形成されるものであれば良
い。例えば同一全圧力のもとに、基体温度を一定としDM
AHの分圧を上げて行ってもよいし、DMAHの分圧一定で基
体温度を上げるものであってもよい。勿論同一の全圧力
のもと基体温度と分圧の両方を上げてもよい。
Preferably, it is appropriately selected from the conditions of 1.3 × 10 −4 to 1.3 × 10 −3 times, and it is sufficient that a deposited film is formed at a deposition rate higher than the deposition rate in the first deposition step. For example, under the same total pressure, the substrate temperature is fixed and DM
The temperature may be increased by increasing the partial pressure of AH, or the substrate temperature may be increased while the partial pressure of DMAH is constant. Of course, both the substrate temperature and the partial pressure may be increased under the same total pressure.

具体的には第1の堆積工程を前記圧力条件のもとで基
体温度270〜300℃の範囲内で100〜200Åの連続膜を堆積
させ、その後基体温度を300〜350℃として堆積速度を例
えば0.1〜1μm/minに上げて形成することが好ましい。
こうして形成された堆積膜は表面マイグレーションが抑
制され良質の膜となる。
Specifically, the first deposition step is to deposit a continuous film of 100 to 200 ° C. in the range of the substrate temperature of 270 to 300 ° C. under the above-mentioned pressure conditions, and then set the substrate temperature to 300 to 350 ° C. and set the deposition rate to It is preferable to increase the thickness to 0.1 to 1 μm / min.
The deposited film thus formed is a good quality film with surface migration suppressed.

上記のように堆積条件を変化させると、第1の堆積条
件で1〜5分の堆積時間で100〜200Åの連続平坦かつ高
品質膜が形成され、第2の堆積条件では、すでに連続か
つ平坦なAl(またはAl−Si)が形成されているので、0.
1〜1μm/分の高堆積速度で、Al(またはAl−Si)を堆
積させても、平坦かつ高品質の薄膜を形成することがで
きる。
When the deposition conditions are changed as described above, a continuous flat and high-quality film of 100 to 200 ° is formed in the first deposition condition in a deposition time of 1 to 5 minutes, and in the second deposition condition, it is already continuous and flat. Al (or Al-Si) is formed.
Even when Al (or Al-Si) is deposited at a high deposition rate of 1 to 1 μm / min, a flat and high-quality thin film can be formed.

第1の条件で1〜5分堆積し、第2の条件で1〜3分
の堆積時間で1μm厚のAl膜を十分形成可能である。
An Al film having a thickness of 1 μm can be sufficiently formed with a deposition time of 1 to 5 minutes under the first condition and a deposition time of 1 to 3 minutes under the second condition.

第2図示の装置では、1回の堆積において1枚の基体
にしかAl−Siを堆積することができない。
In the apparatus shown in FIG. 2, Al-Si can be deposited on only one substrate in one deposition.

本発明による手法は、多数の減圧CVD装置においても
適用可能である。本発明によるAl−Si堆積は加熱された
電子供与性基体表面での表面反応を用いるため、基体の
みが加熱されるホットウォール型減圧CVD法であればDMA
HとH2およびSi2H6等のSi原料ガスとを添加することによ
りSiを0.5〜2.0%を含むAl−Siを高速堆積させることが
できる。
The method according to the present invention is applicable to many low-pressure CVD apparatuses. Since the Al-Si deposition according to the present invention uses a surface reaction on the surface of the heated electron-donating substrate, if the hot-wall type reduced pressure CVD method in which only the substrate is heated is DMA,
The Al-Si containing 0.5 to 2.0% of Si can be rotated at a high deposition by adding a Si source gas such as H and H 2 and Si 2 H 6.

減圧CVD装置を用いる場合、反応管圧力0.05〜760Tor
r、望ましくは、0.1〜0.8Torrである。第1の堆積条件
としては、基体温度は270〜350℃、望ましくは、270〜3
00℃、DMAH分圧は、反応管圧力の分圧の1.3×10-5〜1.3
×10-3倍、望ましくは1.3×10-5〜1.3×10-4倍である。
第2の堆積条件としては、基体温度は270〜350℃、望ま
しくは、300〜350℃、DMAH分圧は、反応管圧力の分圧の
1.3×10-5〜1.3×10-3倍、望ましくは1.3×10-4〜1.3×
10-3倍である。Si2H6分圧は、第1,第2の堆積条件と共
に、反応管圧力の1×10-7〜1×10-4倍の範囲であり、
Al−Siが電子供与性表面上に高速に堆積する。
When using a low pressure CVD system, the reaction tube pressure is 0.05 to 760 Torr.
r, desirably 0.1 to 0.8 Torr. As a first deposition condition, the substrate temperature is 270 to 350 ° C., preferably 270 to 3 ° C.
00 ° C., the partial pressure of DMAH is 1.3 × 10 −5 to 1.3 of the partial pressure of the reaction tube pressure.
× 10 −3 times, preferably 1.3 × 10 −5 to 1.3 × 10 −4 times.
As the second deposition conditions, the substrate temperature is 270 to 350 ° C., preferably 300 to 350 ° C., and the DMAH partial pressure is the partial pressure of the reaction tube pressure.
1.3 × 10 -5 to 1.3 × 10 -3 times, desirably 1.3 × 10 -4 to 1.3 ×
10 -3 times. The Si 2 H 6 partial pressure, together with the first and second deposition conditions, is in the range of 1 × 10 −7 to 1 × 10 −4 times the reactor pressure,
Al-Si deposits at a high rate on the electron donating surface.

第3図はかかる本発明の適用可能な堆積膜形成装置を
示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic view showing a deposited film forming apparatus to which the present invention can be applied.

57はAl−Si膜を形成するための基体である。50は周囲
に対して実質的に閉じられた堆積膜形成用の空間を形成
する石英製の外側反応管、51は外側反応管50内のガスの
流れを分離するために設置される石英製の内側反応管、
54は外側反応管50の開口部を開閉するための金属製のフ
ランジであり、基体57は内側反応管51内部に設けられた
基体保持具56内に設置される。なお、基体保持具56は石
英製とするのが望ましい。
57 is a substrate for forming an Al-Si film. 50 is an outer reaction tube made of quartz which forms a space for forming a deposited film which is substantially closed with respect to the surroundings, and 51 is a quartz outer tube which is installed to separate a gas flow in the outer reaction tube 50. Inner reaction tube,
Reference numeral 54 denotes a metal flange for opening and closing the opening of the outer reaction tube 50, and the base 57 is installed in a base holder 56 provided inside the inner reaction tube 51. Note that the base holder 56 is desirably made of quartz.

また本装置はヒータ部59により基体温度を制御するこ
とができる。反応管50内部の圧力は、ガス排気口53を介
して結合された排気系によって制御できるように構成さ
れている。
In this apparatus, the temperature of the base can be controlled by the heater 59. The pressure inside the reaction tube 50 can be controlled by an exhaust system connected via a gas exhaust port 53.

また、原料ガスは、第2図に示す装置と同様に、第1
のガス系,第2のガス系,第3のガス系および混合器を
有し(いずれも図示せず)、原料ガスは原料ガス導入口
52より反応管50内部に導入される。原料ガスは、第3図
中矢印58で示すように、内側反応管51内部を通過する
際、基体57の表面において反応し、Al−Siを基体表面に
堆積する。反応後のガスは、内側反応管51と外側反応管
50とによって形成される間隙部を通り、ガス排気口53か
ら排気される。
The source gas is supplied to the first gas in the same manner as in the apparatus shown in FIG.
A gas system, a second gas system, a third gas system, and a mixer (all are not shown).
It is introduced into the reaction tube 50 from 52. As shown by an arrow 58 in FIG. 3, the raw material gas reacts on the surface of the substrate 57 when passing through the inside of the inner reaction tube 51, and deposits Al—Si on the surface of the substrate. The gas after the reaction is supplied to the inner reaction tube 51 and the outer reaction tube.
The gas is exhausted from the gas exhaust port 53 through the gap formed by the gas exhaust port 50.

基体の出し入れに際しては、金属製フランジ54をエレ
ベータ(図示せず)により基体保持具56,基体57ととも
に降下させ、所定お位置へ移動させて基体の着脱を行
う。
When the base is taken in and out, the metal flange 54 is lowered by the elevator (not shown) together with the base holder 56 and the base 57, and is moved to a predetermined position to mount and remove the base.

かかる装置を用い、前述した条件で堆積膜を形成する
ことにより、装置内の総てのウェハにおいて良質なAl−
Si膜を同時に形成することができる。
By using such an apparatus and forming a deposited film under the conditions described above, high-quality Al-
Si films can be formed simultaneously.

本発明によれば、堆積初期過程において、連続かつ緻
密なAl−Siが形成されるので、その後、0.2〜1μm/分
の高速堆積条件でAl−Siを堆積しても表面平坦性等の膜
質は劣化せず、高品質のAl−Si膜を実効的に高速に堆積
することができる。
According to the present invention, a continuous and dense Al-Si is formed in the initial stage of deposition, so that even if Al-Si is deposited under a high-speed deposition condition of 0.2 to 1 μm / min, the film quality such as surface flatness is increased. Does not deteriorate, and a high-quality Al-Si film can be effectively deposited at a high speed.

高速で堆積しても得られたAl−Si膜は、緻密であり、
炭素等の不純物含有量がきわめて少なく抵抗率もバルク
並であり、且つ表面平坦度も極めて高い。堆積されたAl
−Si膜は、高速で堆積したにもかかわらず、以下に述べ
るような特徴を有している。
The Al-Si film obtained even when deposited at high speed is dense,
The content of impurities such as carbon is extremely small, the resistivity is comparable to that of bulk, and the surface flatness is extremely high. Al deposited
The -Si film has the following characteristics despite being deposited at a high speed.

ヒロックの減少 耐エレクトロマイグレーション性の向上 コンタクト部のアロイピットの減少 表面平坦性の向上 ビアホール内の抵抗およびコンタクト抵抗の向上 配線工程中の熱処理の低温化 このように高品質のAl−Si膜を高速に堆積することが
できるので、超LSIプロセスにおけるスループットは飛
躍的に向上する。第2図のような減圧CVD装置において
は、同時に100〜200枚の4インチウェハ上にAl−Siを堆
積することができるが、高速堆積の効果はスループット
向上に大きく寄与する。今後の超LSIでは、用いるウェ
ハは6ないし8インチになるとされている。ウェハ径が
6インチ,8インチと大きくなると第2図のような減圧CV
D装置は反応管径が大きくなるため実用化が困難にな
る。しかし、第2図のような枚様型CVD装置は、ウェハ
径が大きくなっても装置全体の大きさはあまり変わらな
いのでウェハの大口径化に非常に有利である。しかし、
従来のCVD法によるAl−Si堆積では0.2〜1μm/分の高速
堆積を実現することができず、たとえ高品質の堆積膜を
形成しても実用上用いることが困難であった。しかし、
本発明による堆積法を用いると0.2〜1μm/分の高速で
高品質のAl−Siを堆積することができ、特に高スループ
ットを要求される6インチ,8インチ対応の枚様型CVD装
置において本発明の果たす意味はきわめて大きい。
Reduction of hillocks Improvement of electromigration resistance Reduction of alloy pits in contact area Improvement of surface flatness Improvement of resistance in via hole and contact resistance Lower temperature of heat treatment during wiring process High-quality Al-Si film as described above Because it can be deposited, the throughput in the VLSI process is dramatically improved. In a low-pressure CVD apparatus as shown in FIG. 2, Al-Si can be simultaneously deposited on 100 to 200 4-inch wafers, but the effect of high-speed deposition greatly contributes to an improvement in throughput. In the future VLSI, the wafer to be used will be 6 to 8 inches. When the wafer diameter increases to 6 inches or 8 inches, the decompression CV as shown in Fig. 2
It becomes difficult to practically use the D apparatus because the diameter of the reaction tube becomes large. However, the sheet-like CVD apparatus as shown in FIG. 2 is very advantageous for increasing the diameter of the wafer because the size of the entire apparatus does not change much even if the diameter of the wafer increases. But,
High-speed deposition of 0.2 to 1 μm / min cannot be realized by Al-Si deposition by the conventional CVD method, and even if a high-quality deposited film is formed, it has been difficult to use it practically. But,
By using the deposition method according to the present invention, high-quality Al-Si can be deposited at a high speed of 0.2 to 1 μm / min. The significance of the invention is extremely large.

(実施例1) まずAl成膜の手順は次の通りである。(Example 1) First, the procedure of Al film formation is as follows.

第2図に示した装置を用い、排気設備9により、反応
管2内を略々1×10-8Torrに排気する。ただし反応管2
内の真空度は1×10-8Torrより悪くてもAlは成膜する。
Using the apparatus shown in FIG. 2, the inside of the reaction tube 2 is evacuated to approximately 1 × 10 −8 Torr by the exhaust equipment 9. However, reaction tube 2
Even if the degree of vacuum inside is lower than 1 × 10 −8 Torr, Al is deposited.

Siウェハを洗浄後、搬送室10を大気圧に解放しSiウェ
ハを搬送室に装填する。搬送室を略々1×10-6Torrに排
気し、その後ゲートバルブ13を開けウェハをウェハホル
ダー3に装着する。
After cleaning the Si wafer, the transfer chamber 10 is released to the atmospheric pressure, and the Si wafer is loaded into the transfer chamber. The transfer chamber is evacuated to approximately 1 × 10 −6 Torr, and then the gate valve 13 is opened and the wafer is mounted on the wafer holder 3.

ウェハをウェハホルダー3に装着した後、ゲートバル
ブ13を閉じ、反応室2の真空度が略々1×10-8Torrにな
るまで排気する。
After mounting the wafer on the wafer holder 3, the gate valve 13 is closed and the reaction chamber 2 is evacuated until the degree of vacuum in the reaction chamber 2 becomes approximately 1 × 10 −8 Torr.

本実施例では第1のガスラインからDMAHを供給する。
DMAHラインのキャリアガスはH2を用いた。第2のガスラ
インはH2用とする。
In this embodiment, DMAH is supplied from the first gas line.
Carrier gas DMAH line with H 2. The second gas line and for H 2.

第2ガスラインからH2を流し、スローリークバルブ8
の開度を調整して反応管2内の圧力を所定の値にする。
本実施例における典型的圧力は略々1.5Torrとする。そ
の後ヒータ4に通電しウェハを加熱する。ウェハ温度が
所定の温度に到達した後、DMAHラインよりDMAHを反応管
内へ導入する。全圧は略々1.5Torrであり、DMAH分圧を
略々1.5×10-4Torrとする。DMAHを反応管2に導入する
とAlが堆積する。
Flow H 2 from the second gas line and use the slow leak valve 8
The pressure inside the reaction tube 2 is adjusted to a predetermined value by adjusting the opening of the reaction tube 2.
The typical pressure in this embodiment is approximately 1.5 Torr. Thereafter, the heater 4 is energized to heat the wafer. After the wafer temperature reaches a predetermined temperature, DMAH is introduced into the reaction tube from the DMAH line. The total pressure is approximately 1.5 Torr, and the DMAH partial pressure is approximately 1.5 × 10 −4 Torr. When DMAH is introduced into the reaction tube 2, Al is deposited.

以上が第1の堆積工程である。 The above is the first deposition step.

第1の堆積工程で100〜200Å程度の連続Al膜形成後、
第2の堆積工程で高速堆積させる。第2の堆積工程の条
件は全圧略々1.5Torr,DMAH分圧を略々1×10-3Torrとす
る。所定の堆積時間が経過した後、DMAHの供給を停止す
る。次にヒータ4の加熱を停止し、ウェハを冷却する。
H2ガスの供給を止め反応管内を排気した後、ウェハを搬
送室に移送し、搬送室のみを大気圧にした後ウェハを取
り出す。以上がAl成膜手順の概略である。
After forming a continuous Al film of about 100 to 200 ° in the first deposition step,
High-speed deposition is performed in a second deposition step. The conditions of the second deposition step are such that the total pressure is approximately 1.5 Torr and the partial pressure of DMAH is approximately 1 × 10 −3 Torr. After a predetermined deposition time has elapsed, the supply of DMAH is stopped. Next, heating of the heater 4 is stopped, and the wafer is cooled.
After the supply of H 2 gas is stopped and the inside of the reaction tube is evacuated, the wafer is transferred to a transfer chamber, and only the transfer chamber is brought to atmospheric pressure, and then the wafer is taken out. The above is the outline of the Al film forming procedure.

Siウェハを130枚用意し、基板温度を13とおり設定
し、各基板温度でそれぞれ10枚の試料に対して前述した
手順に従って 第1の堆積工程時、 全圧 1.5Torr DMAH分圧 1.5×10-5Torr 第2の堆積工程時、 全圧 1.5Torr DMAH分圧 1.5×10-3Torr なる条件でAl膜を堆積した。
130 Si wafers were prepared, the substrate temperature was set in 13 ways, and the total pressure was 1.5 Torr DMAH partial pressure 1.5 × 10 − In the second deposition step of 5 Torr, an Al film was deposited under the conditions of a total pressure of 1.5 Torr and a partial pressure of DMAH of 1.5 × 10 −3 Torr.

基板温度を13水準に変化して堆積したAl膜を各種の評
価方法を用いて評価した。その結果を表1に示す。
The Al film deposited by changing the substrate temperature to 13 levels was evaluated using various evaluation methods. Table 1 shows the results.

上記試料で160℃〜450℃の温度範囲においてSiウエハ
上にはAlが堆積した。
In the above sample, Al was deposited on the Si wafer in the temperature range of 160 ° C to 450 ° C.

第1および第2の堆積工程の基体温度が300℃を越え
る場合、0.5〜1.0μm/分の高速堆積は可能であったが、
表面反射率が300℃以下の場合に比べると多少悪くな
る。第1の堆積工程の温度が高いと第1の堆積工程で堆
積される極薄Al膜の平坦性が劣っていることに起因する
と考えられる。
When the substrate temperature in the first and second deposition steps exceeded 300 ° C., high-speed deposition of 0.5 to 1.0 μm / min was possible,
Slightly worse than when the surface reflectance is 300 ° C. or less. It is considered that the high temperature in the first deposition step is due to the poor flatness of the ultrathin Al film deposited in the first deposition step.

(実施例2) 実施例1と同様の手順で、 第1の堆積工程時、 全圧 1.5Torr DMAH分圧 1.0×10-5Torr 基体温度 270℃または300℃ 第2の堆積工程時、 全圧 1.5Torr DMAH分圧 1.0×10-3Torr なる条件で第2の堆積工程の基体温度を第1の堆積工程
時より大きくしたいくつかの水準に変化して堆積したAl
膜の各種評価結果を表2に示す。
(Example 2) By the same procedure as in Example 1, the total pressure is 1.5 Torr DMAH partial pressure 1.0 × 10 −5 Torr during the first deposition step. The substrate temperature is 270 ° C. or 300 ° C. The total pressure is during the second deposition step. Under the condition of 1.5 Torr DMAH partial pressure of 1.0 × 10 -3 Torr, Al was deposited by changing the substrate temperature in the second deposition step to several levels higher than that in the first deposition step.
Table 2 shows the results of various evaluations of the film.

第1の堆積工程の基体温度が270℃,300℃の場合得ら
れた結果に差異はなかった。
There was no difference in the results obtained when the substrate temperature in the first deposition step was 270 ° C., 300 ° C.

実施例1と同じく、第2の堆積工程における基体温度
が300℃を越えると0.5〜1.0μm/分の高速堆積が可能で
あった。実施例1と異なるのは、第2の工程の基体温度
が330℃,350℃の場合でも80〜95%の反射率を有する表
面平坦性の高いAl膜が形成できた。
As in Example 1, when the substrate temperature in the second deposition step exceeded 300 ° C., high-speed deposition of 0.5 to 1.0 μm / min was possible. The difference from Example 1 was that even when the substrate temperature in the second step was 330 ° C. or 350 ° C., an Al film with a high surface flatness having a reflectivity of 80 to 95% could be formed.

(実施例3) 実施例1と同じ手順でDMAHのキャリアガスのみをH2
なくArとし、Al堆積を行った。第2のガスラインからは
H2を供給する。得られた結果は実施例1の第1表と同じ
く160℃〜450℃の温度範囲においてSiウェハ上にAlが堆
積した。
(Example 3) only the carrier gas DMAH by the same procedure as that in Example 1 and Ar instead of H 2, was Al deposition. From the second gas line
Supplying the H 2. As a result, Al was deposited on the Si wafer in the temperature range of 160 ° C. to 450 ° C. as in Table 1 of Example 1.

第1および第2の堆積工程の基体温度が300℃を越え
る場合、0.5〜1.0μm/分の高速堆積は可能であったが、
表面反射率が多少悪くなる。第1の堆積工程の温度が高
いと第1の堆積工程で堆積される極薄Al膜の平坦性が劣
っていることに起因すると考えられる。
When the substrate temperature in the first and second deposition steps exceeded 300 ° C., high-speed deposition of 0.5 to 1.0 μm / min was possible,
The surface reflectivity is slightly worse. It is considered that the high temperature in the first deposition step is due to the poor flatness of the ultrathin Al film deposited in the first deposition step.

(実施例4) 実施例2と同じ手順でDMAHのキャリアガスのみをH2
なくArとし、Al堆積を行った。第2のガスラインはH2
供給した。第1の堆積工程の基体温度が270℃,300℃の
場合、得られた結果に差異はなかった。また得られた膜
質は第2表とほぼ同じである。
(Example 4) only the carrier gas DMAH by the same procedure as that in Example 2 and Ar instead of H 2, was Al deposition. The second gas line was supplied H 2. When the substrate temperature in the first deposition step was 270 ° C. and 300 ° C., there was no difference in the obtained results. The film quality obtained is almost the same as in Table 2.

実施例1もしくは実施例2の場合と同じく、第2の堆
積工程における基体温度が300℃を越えると、0.5〜1.0
μm/分の高速堆積が可能であった。実施例1および実施
例2と異なるのは、第2の工程の基体温度が330℃,350
℃の場合でも80〜95%の反射率を有する表面平坦性の高
いAl膜が形成できた点である。
As in the case of the first or second embodiment, when the substrate temperature in the second deposition step exceeds 300 ° C., 0.5 to 1.0
High speed deposition of μm / min was possible. The difference from Example 1 and Example 2 is that the substrate temperature in the second step was 330 ° C. and 350 ° C.
The point is that an Al film having a high surface flatness having a reflectance of 80 to 95% was formed even at a temperature of ° C.

(実施例5) 第3図に示した減圧CVD装置を用いて以下に述べるよ
うな構成の基体にAl膜を形成した。すなわち、基体とし
て、Siウェハ上に次の17種の薄膜を形成したものを用い
た。
Example 5 An Al film was formed on a substrate having the following configuration using the low-pressure CVD apparatus shown in FIG. That is, a substrate prepared by forming the following 17 types of thin films on a Si wafer was used as a substrate.

(1)多結晶シリコン(多結晶Si),(2)非晶質シ
リコン(非晶質Si),(3)タングステン(W),
(4)モリブデン(Mo),(5)タンタル(Ta),
(6)タングステンシリサイド(WSi),(7)チタン
シリサイド(TiSi),(8)アルミニウム(Al),
(9)アルミニウムシリコン(Al−Si),(10)チタン
アルミニウム(Al−Ti),(11)チタンナイトライド
(Ti−N),(12)銅(Cu),(13)アルミニウムシリ
コン銅(Al−Si−Cu),(14)アルミニウムパラジウム
(Al−Pd),(15)チタン(Ti),(16)モリブデンシ
リサイド(Mo−Si),(17)タンタルシリサイド(Ta−
Si)を使用した。これらのサンプルを第3図に示した減
圧CVD装置に入れ、同一バッヂ内でAl膜を成膜した。
(1) polycrystalline silicon (polycrystalline Si), (2) amorphous silicon (amorphous Si), (3) tungsten (W),
(4) Molybdenum (Mo), (5) Tantalum (Ta),
(6) tungsten silicide (WSi), (7) titanium silicide (TiSi), (8) aluminum (Al),
(9) Aluminum silicon (Al-Si), (10) titanium aluminum (Al-Ti), (11) titanium nitride (Ti-N), (12) copper (Cu), (13) aluminum silicon copper (Al -Si-Cu), (14) Aluminum palladium (Al-Pd), (15) Titanium (Ti), (16) Molybdenum silicide (Mo-Si), (17) Tantalum silicide (Ta-
Si) was used. These samples were placed in the reduced pressure CVD apparatus shown in FIG. 3, and an Al film was formed in the same batch.

堆積条件は以下の通りである。 The deposition conditions are as follows.

第1の堆積工程時、 全圧 0.3Torr DMAH分圧 3×10-6Torr 基体温度 270℃ 第2の堆積工程時、 全圧 0.3Torr DMAH分圧 1×10-4Torr 基体温度 330℃ である。During the first deposition step, total pressure 0.3 Torr DMAH partial pressure 3 × 10 −6 Torr substrate temperature 270 ° C. During the second deposition step, total pressure 0.3 Torr DMAH partial pressure 1 × 10 −4 Torr substrate temperature 330 ° C. .

このような条件で成膜したAl膜の膜質は表2で第2の
堆積工程の基体温度が330℃のものと差異はなく、かつ
第2の堆積工程における堆積速度はいずれの基体に対し
ても略々0.7μm/分と非常に高速であった。
The film quality of the Al film formed under such conditions is not different from that in the case where the substrate temperature in the second deposition step is 330 ° C. in Table 2, and the deposition rate in the second deposition step is different for any substrate. It was also very fast at about 0.7 μm / min.

(実施例6) 実施例2と同一の手順でDMAHの代りにMMAH2を用い
て、Al膜の堆積を行なった。
Example 6 An Al film was deposited in the same procedure as in Example 2, except that MMAH 2 was used instead of DMAH.

基体には、実施例1で示したSiO2薄膜をパターニング
したSiウエハを用いた。
The substrate used was the Si wafer shown in Example 1 on which the SiO 2 thin film was patterned.

堆積工程条件は、以下の通りである。 The deposition process conditions are as follows.

第1の堆積工程時、 反応管圧力 1.5Torr MMAH2分圧 5×10-5Torr 基体温度 270℃ 第2の堆積工程時、 反応管圧力 1.5Torr MMAH2分圧 1.0×10-3Torrである。During the first deposition step, the reaction tube pressure is 1.5 Torr MMAH 2 partial pressure 5 × 10 −5 Torr The substrate temperature is 270 ° C. During the second deposition step, the reaction tube pressure is 1.5 Torr MMAH 2 partial pressure 1.0 × 10 −3 Torr .

堆積したAlの膜質は、表2の第2の堆積工程の基体温
度が330℃のものと差異はなかった。
The film quality of the deposited Al was not different from that of the second deposition step in Table 2 where the substrate temperature was 330 ° C.

また、第2の堆積工程のAlの堆積速度は、略々0.7μm
/分とDMAHを用いた場合と差異はなかった。
The deposition rate of Al in the second deposition step is approximately 0.7 μm
There was no difference from using DMAH / min and DMAH.

(実施例7) まずAl−Siの堆積手順は次の通りである。Example 7 First, the procedure for depositing Al-Si is as follows.

第2図に示した装置を用い、排気設備9により、反応
管2内を略々1.0×10-8Torrに排気する。反応管2内の
真空度が1.0×10-8Torrより悪くてもAl−Siは成膜す
る。
Using the apparatus shown in FIG. 2, the inside of the reaction tube 2 is evacuated to approximately 1.0 × 10 −8 Torr by the exhaust equipment 9. Even if the degree of vacuum in the reaction tube 2 is lower than 1.0 × 10 −8 Torr, Al—Si is formed.

Siウェハを洗浄後、搬送室10を大気圧に解放してSiウ
ェハを搬送室に装填する。搬送室を略々1.0×10-6Torr
に排気してその後ゲートバルブ13を開けウェハをウェハ
ホルダ3に装着する。
After cleaning the Si wafer, the transfer chamber 10 is released to the atmospheric pressure, and the Si wafer is loaded into the transfer chamber. The transfer chamber is approximately 1.0 × 10 -6 Torr
After that, the gate valve 13 is opened and the wafer is mounted on the wafer holder 3.

ウェハをウェハホルダ3に装着した後、ゲートバルブ
13を閉じ反応室2の真空度が略々1×10-8Torrになるま
で排気する。
After mounting the wafer on the wafer holder 3, the gate valve
13 is evacuated until the degree of vacuum in the reaction chamber 2 becomes approximately 1 × 10 −8 Torr.

本実施例では第1のガスラインをDMAH用とする。DMAH
ラインのキャリアガスはArを用いた。第2ガスラインは
H2用、第3のガスラインはSi2H6用とする。
In this embodiment, the first gas line is used for DMAH. DMAH
Ar was used as the carrier gas for the line. The second gas line
The third gas line for H 2 is for Si 2 H 6 .

第2ガスラインからH2を流し、スローリークバルブ8
の開度を調整して反応管2内の圧力を所望の値にする。
本実施例における典型的圧力は略々1.5Torrとする。そ
の後ヒータ4に通電しウェハを加熱する。ウェハ温度が
所望の温度に到達した後、DMAHラインよりDMAHを反応管
内へ導入する。全圧は略々1.5Torrであり、DMAH分圧を
略々1.5×10-5Torrとする。Si2H6分圧は2×10-7Torrと
する。Si2H2とDMAHを反応管2に導入するとAl−Siが堆
積する。以上が第1の堆積工程である。
Flow H 2 from the second gas line and use the slow leak valve 8
Is adjusted so that the pressure in the reaction tube 2 becomes a desired value.
The typical pressure in this embodiment is approximately 1.5 Torr. Thereafter, the heater 4 is energized to heat the wafer. After the wafer temperature reaches a desired temperature, DMAH is introduced into the reaction tube from the DMAH line. The total pressure is approximately 1.5 Torr, and the DMAH partial pressure is approximately 1.5 × 10 −5 Torr. The partial pressure of Si 2 H 6 is 2 × 10 −7 Torr. When Si 2 H 2 and DMAH are introduced into the reaction tube 2, Al—Si is deposited. The above is the first deposition step.

第1の堆積工程で100−200Å程度の連続Al−Si膜形成
後、第2の堆積工程で高速堆積させる。
After forming a continuous Al-Si film of about 100-200 ° in the first deposition step, high-speed deposition is performed in the second deposition step.

第2の堆積工程条件は、全圧略々1.5Torr、DMAH分圧
を略々1.0×10-3Torrとする。所定の堆積時間が経過し
た後DMAHおよびSi2H6の供給を停止する。次にヒータ4
の加熱を停止し、ウェハを冷却する。H2ガスの供給を止
め反応管内を排気した後ウェハを搬送室に移送し搬送室
のみを大気圧にしたウェハを取り出す。以上がAl成膜の
概略である。
The second deposition process condition is that the total pressure is approximately 1.5 Torr and the partial pressure of DMAH is approximately 1.0 × 10 −3 Torr. After a predetermined deposition time has elapsed, the supply of DMAH and Si 2 H 6 is stopped. Next, heater 4
Is stopped, and the wafer is cooled. After the supply of H 2 gas is stopped and the inside of the reaction tube is evacuated, the wafer is transferred to the transfer chamber, and the wafer with only the transfer chamber at atmospheric pressure is taken out. The above is the outline of the Al film formation.

Siウェハを130枚用意し、基板温度を13とおり設定
し、各基板温度でそれぞれ10枚の試料に対して前述した
手順に従って 第1の堆積工程時、 全圧 1.5Torr DMAH分圧 1.5×10-5Torr Si2H6分圧 2.0×10-7Torr 第2の堆積工程時、 全圧 1.5Torr DMAH分圧 1.0×10-3Torr Si2H6分圧 1.5×10-5Torr なる条件でAl−Si膜を堆積した。
130 Si wafers were prepared, the substrate temperature was set in 13 ways, and the total pressure was 1.5 Torr DMAH partial pressure 1.5 × 10 − 5 Torr Si 2 H 6 partial pressure 2.0 × 10 -7 Torr During the second deposition step, total pressure 1.5 Torr DMAH partial pressure 1.0 × 10 -3 Torr Si 2 H 6 partial pressure 1.5 × 10 -5 Torr -Si films were deposited.

基板温度を13水準に変化して堆積したAl−Si膜を各種
の評価方法を用いて評価した。その結果は、表1と同様
であった。
The Al-Si film deposited by changing the substrate temperature to 13 levels was evaluated using various evaluation methods. The results were the same as in Table 1.

上記試料で160℃〜450℃の温度範囲においてSiウェハ
上にAl−Siが堆積した。
In the above sample, Al-Si was deposited on the Si wafer in a temperature range of 160 ° C to 450 ° C.

第1および第2の堆積工程の基体温度が300℃を越え
る場合、0.5〜1.0μm/分の高速堆積は可能であったが、
表面反射率が多少悪くなる。
When the substrate temperature in the first and second deposition steps exceeded 300 ° C., high-speed deposition of 0.5 to 1.0 μm / min was possible,
The surface reflectivity is slightly worse.

第1の堆積工程の温度が高いと第1の堆積工程で堆積
される極薄Al−Si膜の平坦性が劣っていることに起因す
ると考えられる。
It is considered that the high temperature in the first deposition step is caused by poor flatness of the ultra-thin Al-Si film deposited in the first deposition step.

(実施例8) 実施例7と同様の手順で、 第1の堆積工程時、 全圧 1.5Torr DMAH分圧 1.0×10-5Torr Si2H6分圧 1.5×10-7Torr 基体温度 270℃または300℃ 第2の堆積工程時、 全圧 1.5Torr DMAH分圧 1.0×10-3Torr Si2H6分圧 1.5×10-5Torr なる条件で第2の堆積工程の基体温度を13水準に変化し
て堆積したAl−Si膜の各種評価結果は、第2表と同様で
あった。
(Example 8) By the same procedure as that of Example 7, during the first deposition step, the total pressure is 1.5 Torr DMAH partial pressure 1.0 × 10 −5 Torr Si 2 H 6 partial pressure 1.5 × 10 −7 Torr Substrate temperature 270 ° C. Alternatively, at the time of the second deposition step at 300 ° C., the substrate temperature in the second deposition step is raised to 13 levels under the condition that the total pressure is 1.5 Torr, the DMAH partial pressure is 1.0 × 10 −3 Torr, and the Si 2 H 6 partial pressure is 1.5 × 10 −5 Torr. The results of various evaluations of the Al—Si film deposited while changing were the same as those in Table 2.

第1の堆積工程の基体温度270℃、300℃の場合得られ
た結果に差異はなかった。
There was no difference in the results obtained when the substrate temperature in the first deposition step was 270 ° C. and 300 ° C.

実施例1と同じく、第2の堆積工程における基体温度
が300℃を越えると、0.5〜1.0μm/分の高速堆積が可能
であった。実施例1と異なるのは、第2の工程の基体温
度が330℃、350℃の場合でも、80−95%の反射率を有す
る表面平坦性の高いAl−Si膜が形成できた。
As in Example 1, when the substrate temperature in the second deposition step exceeded 300 ° C., high-speed deposition of 0.5 to 1.0 μm / min was possible. The difference from Example 1 was that even when the substrate temperature in the second step was 330 ° C. or 350 ° C., an Al—Si film having a high surface flatness and a reflectivity of 80-95% could be formed.

(実施例9) 実施例8と同様の手順で、 第1の堆積工程時、 全圧 1.5Torr DMAH分圧 1.0×10-5Torr 基体温度 270℃ 第2の堆積工程時、 全圧 1.5Torr DMAH分圧 1.0×10-3Torr 基体温度 330℃ としSi2H6分圧を各工程におけるDMAH分圧の3×10-4
から、0.2倍まで変化させて堆積を行なった。
(Example 9) By the same procedure as in Example 8, the total pressure is 1.5 Torr DMAH, the partial pressure is 1.0 × 10 −5 Torr during the first deposition step, and the substrate temperature is 270 ° C. The total pressure is 1.5 Torr DMAH during the second deposition step. The deposition was performed by setting the partial pressure to 1.0 × 10 −3 Torr, the substrate temperature to 330 ° C., and changing the Si 2 H 6 partial pressure from 3 × 10 −4 times the DMAH partial pressure in each step to 0.2 times.

形成されたAl−Si膜中のSi含有量(wt%)は0.005%
から5%までSi2H6分圧にほぼ比例して変化した。抵抗
率,炭素含有,平均配線寿命,堆積速度,ヒロック密
度,スパイクの発生に関しては実施例1と同様の結果が
得られた。しかし4%以上のSi含有量を有する試料は膜
中にSiと思われる析出物が生じ表面モルフォロジーが悪
化し、反射率が65%以下となった。Si含有量4%未満の
試料の反射率は80〜95%であり、実施例8と同様であっ
た。
The Si content (wt%) in the formed Al-Si film is 0.005%
From 5% to 5% almost in proportion to the partial pressure of Si 2 H 6 . With respect to resistivity, carbon content, average wiring life, deposition rate, hillock density, and generation of spikes, the same results as in Example 1 were obtained. However, in the sample having a Si content of 4% or more, a precipitate supposed to be Si was formed in the film, the surface morphology was deteriorated, and the reflectance was 65% or less. The reflectance of the sample having a Si content of less than 4% was 80 to 95%, which was the same as in Example 8.

(実施例10) 実施例7と同じ手順で、DMAHのキャリアガスのみをH2
でなくArとし、Al−Si堆積を行なった。
(Example 10) In the same procedure as in Example 7, only the carrier gas of DMAH was changed to H 2.
, But Ar, and Al-Si deposition was performed.

第2のガスラインからは、H2を供給する。From the second gas line, and supplies the H 2.

得られた結果は、実施例1の第1表と同じく160℃〜4
50℃の温度範囲においてSiウェハ上にAl−Siが堆積し
た。
The obtained results were 160 ° C. to 4 ° C. as in Table 1 of Example 1.
Al-Si was deposited on the Si wafer in the temperature range of 50 ° C.

第1および第2の堆積工程の基体温度が300℃を越え
る場合、0.5〜1.0μm/分の高速堆積は可能であったが、
表面反射率が多少悪くなる。
When the substrate temperature in the first and second deposition steps exceeded 300 ° C., high-speed deposition of 0.5 to 1.0 μm / min was possible,
The surface reflectivity is slightly worse.

第1の堆積工程の温度が高いと第1の堆積工程で堆積
される極薄Al−Si膜の平坦性が劣っていることに起因す
ると考えられる。
It is considered that the high temperature in the first deposition step is caused by poor flatness of the ultra-thin Al-Si film deposited in the first deposition step.

(実施例11) 実施例8と同じ手順で、DMAHのキャリアガスのみをH2
ではなくArとし、Al−Si堆積を行なった。
The same procedure as Example 11 Example 8, the carrier gas of DMAH only H 2
Instead, Ar was used, and Al—Si deposition was performed.

第2のガスラインはH2を供給した。The second gas line was supplied H 2.

第1の堆積工程の基体温度が270℃、300℃の場合、得
られた結果に差異はなかった。また、得られた膜質は第
2表とほぼ同じである。
When the substrate temperature in the first deposition step was 270 ° C. or 300 ° C., there was no difference in the obtained results. The obtained film quality is almost the same as in Table 2.

実施例7もしくは、実施例8の場合と同じく、第2の
堆積工程における基体温度が300℃を越えると、0.5〜1.
0μm/分の高速堆積が可能であった。実施例7および実
施例8と異なるのは、第2の工程の基体温度が330℃,35
0℃の場合でも、80−95%の反射率を有する表面平坦性
の高いAl−Si膜が形成できた点である。
As in the case of Example 7 or Example 8, when the substrate temperature in the second deposition step exceeds 300 ° C, 0.5 to 1.
High-speed deposition of 0 μm / min was possible. The difference from Examples 7 and 8 is that the substrate temperature in the second step was 330 ° C., 35 ° C.
The point is that even at 0 ° C., an Al—Si film having a high surface flatness having a reflectance of 80 to 95% was formed.

(実施例12) 実施例9と同一手順で、DMAHのキャリアガスのみをH2
ではなくArとし、Al−Si堆積を行なった。
(Example 12) In the same procedure as in Example 9, only the carrier gas of DMAH was changed to H 2.
Instead, Ar was used, and Al—Si deposition was performed.

第2のガスラインはH2を供給した。The second gas line was supplied H 2.

堆積条件は、以下の通りである。 The deposition conditions are as follows.

第1の堆積工程時、 全圧 1.5Torr DMAH分圧 1.0×10-5Torr 基体温度 270℃ 第2の堆積工程時、 全圧 1.5Torr DMAH分圧 1.0×10-3Torr 基体温度 330℃ とし、Si2H6分圧を各工程におけるDMAH分圧の3×10-4
倍から0.2倍まで変化させて堆積を行なった。
In the first deposition step, the total pressure is 1.5 Torr, the partial pressure of DMAH is 1.0 × 10 −5 Torr, and the substrate temperature is 270 ° C. In the second deposition step, the total pressure is 1.5 Torr, the partial pressure of DMAH is 1.0 × 10 −3 Torr, and the substrate temperature is 330 ° C. The Si 2 H 6 partial pressure was set to 3 × 10 -4 of the DMAH partial pressure in each process.
The deposition was carried out by changing from 2 times to 0.2 times.

実施例9と同様、形成されたAl−Si膜中のSi含有量
(wt%)は0.005%から5%までSi2H6分圧にほぼ比例し
て変化した。抵抗率,炭素含有,平均配線寿命,堆積速
度,ヒロック密度,スパイクの発生に関しては実施例1
と同様の結果が得られた。しかし4%以上のSi含有量を
有する試料は膜中にSiと思われる析出物が生じ表面モル
フォロジーが悪化し、反射率が65%以下となった。Si含
有量4%未満の試料の反射率は80〜95%であり、実施例
8と同様であった。
As in Example 9, the Si content (wt%) in the formed Al-Si film changed from 0.005% to 5% almost in proportion to the Si 2 H 6 partial pressure. Example 1 concerning resistivity, carbon content, average wiring life, deposition rate, hillock density, and spike generation
The same result was obtained. However, in the sample having a Si content of 4% or more, a precipitate supposed to be Si was formed in the film, the surface morphology was deteriorated, and the reflectance was 65% or less. The reflectance of the sample having a Si content of less than 4% was 80 to 95%, which was the same as in Example 8.

(実施例13) 第3図に示した減圧CVD装置を用いて以下に述べるよ
うな構成の基体にAl−Si膜を形成した。すなわち、基体
として(1)多結晶シリコン(多結晶Si),(2)非晶
質シリコン(非晶質Si),(3)タングステン(W),
(4)モリブデン(Mo),(5)タンタル(Ta),
(6)タングステンシリサイド(WSi),(7)チタン
シリサイド(TiSi),(8)アルミニウム(Al),
(9)アルミニウムシリコン(Al−Si),(10)チタン
アルミニウム(Ai−Ti),(11)チタンナイトライド
(Ti−N),(12)銅(Cu),(13)アルミニウムシリ
コン銅(Al−Si−Cu),(14)アルミニウムパラジウム
(Al−Pd),(15)チタン(Ti),(16)モリブデンシ
リサイド(Mo−Si),(17)タンタルシリサイド(Ta−
Si)を使用した。これらのサンプルを第3図に示した減
圧CVD装置に入れ、同一バッヂ内でAl−Si膜を成膜し
た。
Example 13 An Al—Si film was formed on a substrate having the following configuration using the low-pressure CVD apparatus shown in FIG. That is, (1) polycrystalline silicon (polycrystalline Si), (2) amorphous silicon (amorphous Si), (3) tungsten (W),
(4) Molybdenum (Mo), (5) Tantalum (Ta),
(6) tungsten silicide (WSi), (7) titanium silicide (TiSi), (8) aluminum (Al),
(9) Aluminum silicon (Al-Si), (10) Titanium aluminum (Ai-Ti), (11) Titanium nitride (Ti-N), (12) Copper (Cu), (13) Aluminum silicon copper (Al -Si-Cu), (14) Aluminum palladium (Al-Pd), (15) Titanium (Ti), (16) Molybdenum silicide (Mo-Si), (17) Tantalum silicide (Ta-
Si) was used. These samples were placed in the reduced pressure CVD apparatus shown in FIG. 3, and an Al—Si film was formed in the same badge.

堆積条件は以下の通りである。 The deposition conditions are as follows.

第1の堆積工程時、 全圧 0.3Torr DMAH分圧 3×10-6Torr Si2H6分圧 1.0×10-7Torr 基体温度 270℃ 第2の堆積工程時、 全圧 0.3Torr DMAH分圧 1×10-4Torr Si2H6分圧 3×10-6Torr 基体温度 330℃ である。During the first deposition step, total pressure 0.3 Torr DMAH partial pressure 3 × 10 -6 Torr Si 2 H 6 partial pressure 1.0 × 10 -7 Torr Substrate temperature 270 ° C. During the second deposition step, total pressure 0.3 Torr DMAH partial pressure 1 × 10 −4 Torr Si 2 H 6 partial pressure 3 × 10 −6 Torr The substrate temperature is 330 ° C.

このような条件で成膜したAl−Si膜の性質は表2で第
2の堆積工程の基体温度が330℃のものと差異はなく、
かつ第2の堆積工程における堆積速度はいずれの基体に
対しても略々0.7μm/分と非常に高速であった。
The properties of the Al—Si film formed under such conditions are not different from those in Table 2 where the substrate temperature in the second deposition step is 330 ° C.
In addition, the deposition rate in the second deposition step was as high as about 0.7 μm / min for all the substrates.

(実施例14) 実施例8と同一の手順でDMAHの替わりに、MMAH2を用
いて、Al−Si膜の堆積を行なった。
Example 14 An Al—Si film was deposited using MMAH 2 instead of DMAH in the same procedure as in Example 8.

基体には、実施例7で示したSiO2薄膜をパターニング
したSiウエハを用いた。
As the substrate, a Si wafer patterned with the SiO 2 thin film shown in Example 7 was used.

堆積工程条件は、以下の通りである。 The deposition process conditions are as follows.

第1の堆積工程時、 反応管圧力 1.5Torr MMAH2分圧 5.0×10-5Torr Si2H6分圧 1.0×10-6Torr 基体温度 270℃ 第2の堆積工程時、 反応管圧力 1.5Torr MMAH2分圧 1.0×10-3Torr Si2H6分圧 1.0×10-5Torrである。During the first deposition step, the reaction tube pressure is 1.5 Torr MMAH 2 partial pressure 5.0 × 10 −5 Torr Si 2 H 6 partial pressure 1.0 × 10 −6 Torr Base temperature 270 ° C. During the second deposition step, the reaction tube pressure is 1.5 Torr MMAH 2 partial pressure 1.0 × 10 −3 Torr Si 2 H 6 partial pressure 1.0 × 10 −5 Torr.

堆積したAl−Siの膜質は、表2の第2の堆積工程の基
体温度が330℃のものと差異はなかった。
The film quality of the deposited Al-Si was not different from that of the second deposition step shown in Table 2 where the substrate temperature was 330 ° C.

また、第2の堆積工程のAl−Siの堆積速度は、略々0.
7μm/分とDMAHを用いた場合と差異はなかった。
In addition, the deposition rate of Al-Si in the second deposition step is approximately 0.1.
There was no difference from 7 μm / min when DMAH was used.

(実施例15) 実施例8と同一の手順で、Si2H6の替わりにSiH4を用
いてAl−Si膜の堆積を行なった。
(Example 15) Example 8 the same procedure was carried out deposition of Al-Si film by using SiH 4 instead of Si 2 H 6.

基体には、Siウエハを用いた。 A Si wafer was used as the substrate.

堆積条件は、以下の通りである。 The deposition conditions are as follows.

第1の堆積工程時、 反応管圧力 1.5Torr DMAH分圧 1.0×10-5Torr Si2H6分圧 5.0×10-7Torr 基体温度 270℃ 第2の堆積工程時、 反応管圧力 1.5Torr DMAH分圧 1.0×10-3Torr Si2H6分圧 5.0×10-5Torr 基体温度 330℃である。During the first deposition step, the reaction tube pressure is 1.5 Torr DMAH partial pressure 1.0 × 10 -5 Torr Si 2 H 6 partial pressure 5.0 × 10 -7 Torr Substrate temperature 270 ° C. During the second deposition step, the reaction tube pressure is 1.5 Torr DMAH Partial pressure 1.0 × 10 −3 Torr Si 2 H 6 partial pressure 5.0 × 10 −5 Torr The substrate temperature is 330 ° C.

堆積したAl−Siの膜質は、表2の第2の堆積工程の基
体温度が330℃のものと差異はなかった。
The film quality of the deposited Al-Si was not different from that of the second deposition step shown in Table 2 where the substrate temperature was 330 ° C.

また、第2の堆積工程のAl−Siの堆積速度は、略々0.
7μm/分と大きくSi2H6を用いた場合と差異はなかった。
In addition, the deposition rate of Al-Si in the second deposition step is approximately 0.1.
There was no difference from the case of using Si 2 H 6 which was as large as 7 μm / min.

(実施例16) 実施例1と同じ方法によってAl膜を形成したサンプル
を用意した。各サンプル即ち実施例1と同じ各成膜条件
において、Siウエハへ堆積したAl膜の結晶性をX線回折
法および反射電子線回折法を用いて評価したところ以下
の通りであった。
(Example 16) A sample in which an Al film was formed by the same method as in Example 1 was prepared. The crystallinity of the Al film deposited on the Si wafer was evaluated by X-ray diffraction and reflection electron diffraction under the same film forming conditions as in Example 1 and the results were as follows.

Si基体表面の結晶方位が(111)面であるとき、X線
回折からは、第4図に示すように、Alに関しては、Al
(100)を示す回折ピークしか観測されなかった。ま
た、加速電圧80kVもしくは、100kVの電子線を用いた反
射高速電子線回折では、第5図のようにAl(100)を示
す単結晶スポットが観察された。第5図(a)はAl(10
0)に[001]方向から電子線を入射した時の回折パター
ン、同図(b)はAl(100)に[001]方向から電子線を
入射した時の回折パターンである。すなわち、Si(11
1)基体上のAl膜は(100)面を持つ単結晶であった。表
1の第1および第2の基体温度範囲のなかで、250℃か
ら330℃の範囲のものは堆積したAl膜が単結晶となって
いた。
When the crystal orientation of the Si substrate surface is the (111) plane, as shown in FIG.
Only a diffraction peak indicating (100) was observed. In reflection high-speed electron diffraction using an electron beam at an acceleration voltage of 80 kV or 100 kV, a single crystal spot showing Al (100) was observed as shown in FIG. FIG. 5 (a) shows Al (10
FIG. 2B shows a diffraction pattern when an electron beam is incident on the Al (100) from the [001] direction, and FIG. 2B shows a diffraction pattern when an electron beam is incident on the Al (100) from the [001] direction. That is, Si (11
1) The Al film on the substrate was a single crystal having a (100) plane. Among the first and second substrate temperature ranges shown in Table 1, in the range of 250 ° C. to 330 ° C., the deposited Al film was a single crystal.

また、Si(111)面がSi基体表面と1°、2°、3
°、4°、5°異なったオフアングルSi(111)基体上
に堆積したAl膜も上述したSi(111)基体上に堆積した
場合と同じく、第1および第2の基体温度が250℃から3
30℃の範囲の温度条件では、Al(100)単結晶が堆積し
た。
Also, the Si (111) plane is 1 °, 2 °, 3 °
The Al film deposited on the off-angle Si (111) substrate at different angles of 4 °, 4 °, and 5 ° also has the first and second substrate temperatures of 250 ° C. as in the case of the above-described Al film deposited on the Si (111) substrate. Three
Under a temperature condition in the range of 30 ° C., an Al (100) single crystal was deposited.

Si基体表面の結晶方位が(100)面であるとき、X線
回折からは、第6図に示すように、Alに関しては、Al
(111)を示す回折ピークしか観測されなかった。ま
た、加速電圧80kVもしくは、100kVの電子線を用いた反
射高速電子線回折では、Al(111)を示す単結晶スポッ
トが観察された。すなわち、Si(100)基体上のAl膜は
(111)面をもつ単結晶であった。表1の第1および第
2の基体温度範囲のなかで、250℃から330℃の範囲のも
のは堆積したAl膜が単結晶になっていた。
When the crystal orientation of the surface of the Si substrate is the (100) plane, as shown in FIG.
Only a diffraction peak indicating (111) was observed. In reflection high-energy electron diffraction using an electron beam at an acceleration voltage of 80 kV or 100 kV, a single crystal spot showing Al (111) was observed. That is, the Al film on the Si (100) substrate was a single crystal having a (111) plane. Among the first and second substrate temperature ranges in Table 1, those having a temperature range of 250 ° C. to 330 ° C. showed that the deposited Al film was a single crystal.

また、Si(100)面がSi基体表面と1°、2°、3
°、4°、5°異なったオフアングルSi(100)基体上
に堆積したAl膜も上述したSi(111)基体上に堆積した
場合と同じく、第1および第2の基体温度が250℃から3
30℃の範囲の温度条件では、Al(111)単結晶が堆積し
た。
Also, the Si (100) plane is 1 °, 2 °, 3 °
The Al film deposited on the off-angle Si (100) substrate at different angles of 4 °, 4 ° and 5 ° also has the first and second substrate temperatures of 250 ° C. as in the case where the Al film is deposited on the Si (111) substrate. Three
Under a temperature condition of 30 ° C., an Al (111) single crystal was deposited.

(実施例17) 実施例2に示した方法でSiウエハ上へ堆積したAl膜の
結晶性をX線回折法および反射電子線回折法を用いて評
価したところ以下の通りであった。
(Example 17) The crystallinity of an Al film deposited on a Si wafer by the method shown in Example 2 was evaluated using X-ray diffraction and reflection electron diffraction, and the results were as follows.

Si基体表面の結晶方位が(111)面であるとき、X線
回折からは、Alに関しては第4図に示すように、Al(10
0)を示す回折ピークしか観測されなかった。また、加
速電圧80kVもしくは、100kVの電子線を用いた反射高速
電子線回折では、第5図のようにAl(100)を示す単結
晶スポットが観察された。第5図(a)はAl(100)に
[001]方向から電子線を入射した時の回折パターン,
同図(b)はAl(100)に[011]方向から電子線を入射
した時の回折パターンである。すなわち、Si(111)、
基体上のAl膜は(100)面をもつ単結晶であった。表2
の第2の基体温度範囲のなかで、270℃から330℃の範囲
のものは堆積したAl膜が単結晶になっていた。また、Si
(111)面がSi基体表面と1°、2°、3°、4°、5
°異なったオフアングルSi(111)基体上に堆積したAl
膜も上述Si(111)基体上に堆積した場合と同じく、第
2の基体温度が270℃から330℃の範囲の温度条件では、
Al(100)単結晶が堆積した。
When the crystal orientation of the Si substrate surface is the (111) plane, the X-ray diffraction shows that Al (10
Only the diffraction peak indicating 0) was observed. In reflection high-speed electron diffraction using an electron beam at an acceleration voltage of 80 kV or 100 kV, a single crystal spot showing Al (100) was observed as shown in FIG. FIG. 5A shows a diffraction pattern when an electron beam is incident on Al (100) from the [001] direction.
FIG. 3B shows a diffraction pattern when an electron beam is incident on Al (100) from the [011] direction. That is, Si (111),
The Al film on the substrate was a single crystal having a (100) plane. Table 2
In the second substrate temperature range of 270 ° C. to 330 ° C., the deposited Al film was a single crystal. Also, Si
(111) plane is 1 °, 2 °, 3 °, 4 °, 5 °
° Al deposited on different off-angle Si (111) substrates
Similarly to the case where the film is deposited on the Si (111) substrate, when the second substrate temperature is in a range of 270 ° C. to 330 ° C.,
Al (100) single crystal was deposited.

Si基体表面の結晶方位が(100)面であるとき、X線
回折からは、Alに関しては、第6図に示すように、Al
(111)を示す回折ピークしか観測されなかった。ま
た、加速電圧80kVもしくは、100kVの電子線を用いた反
射高速電子線回折では、Al(111)を示す単結晶スポッ
トが観測された。すなわち、Si(100)基体上のAl膜は
(111)面をもつ単結晶であった。表2の第2の基体温
度範囲のなかで、270℃から330℃の範囲のものは堆積し
たAl膜が単結晶になっていた。
When the crystal orientation of the surface of the Si substrate is the (100) plane, the X-ray diffraction shows that, as shown in FIG.
Only a diffraction peak indicating (111) was observed. In reflection high-energy electron diffraction using an electron beam at an acceleration voltage of 80 kV or 100 kV, a single crystal spot showing Al (111) was observed. That is, the Al film on the Si (100) substrate was a single crystal having a (111) plane. In the temperature range of 270 ° C. to 330 ° C. in the second substrate temperature range in Table 2, the deposited Al film was a single crystal.

また、Si(100)面がSi基体表面と1°、2°、3
°、4°、5°異なったオフアングルSi(100)基体上
に堆積したAl膜も上述Si(111)基体上に堆積した場合
と同じく、第2の基体温度が250℃から330℃の範囲で
は、Al(111)単結晶が堆積した。
Also, the Si (100) plane is 1 °, 2 °, 3 °
The Al film deposited on the off-angle Si (100) substrate having different off-angles of 4 ° and 5 ° has the second substrate temperature in the range of 250 ° C. to 330 ° C., similarly to the case where the Al film is deposited on the Si (111) substrate. Then, an Al (111) single crystal was deposited.

(実施例18) 実施例3の方法で形成したAl膜の結晶性を調べた。実
施例1の場合と同じく表2の第1および第2の基体温度
が250℃から330℃の範囲では、Si(111)基体上ではAl
(100)単結晶、Si(100)基体上ではAl(111)単結晶
が堆積した。
(Example 18) The crystallinity of the Al film formed by the method of Example 3 was examined. As in the case of Example 1, when the first and second substrate temperatures in Table 2 are in the range of 250 ° C. to 330 ° C., Al on the Si (111) substrate
An Al (111) single crystal was deposited on the (100) single crystal and the Si (100) substrate.

(実施例19) 実施例4の方法で形成したAl膜の結晶性を調べた。実
施例1の場合と同じく表2の第2の基体温度が270℃か
ら330℃の範囲では、Si(111)基体上ではAl(100)単
結晶、Si(100)基体上ではAl(111)単結晶が堆積し
た。
(Example 19) The crystallinity of the Al film formed by the method of Example 4 was examined. As in Example 1, when the second substrate temperature in Table 2 is in the range of 270 ° C. to 330 ° C., Al (100) single crystal on the Si (111) substrate and Al (111) on the Si (100) substrate. Single crystals were deposited.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、低抵抗,緻
密,かつ平坦なAlもしくはAl−Si膜を基体上に高速に堆
積させることができた。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a low-resistance, dense, and flat Al or Al-Si film can be deposited on a substrate at a high speed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明による堆積膜形成法における膜形成の様
子を示す模式図、 第2図は本発明の適用可能な堆積膜形成装置の一例を示
す模式図、 第3図は本発明の適用可能な堆積膜形成装置の他の例を
示す模式図、 第4図はSi(111)基体上の回折パターン、 第5図はSi(111)基体上のAl(100)X線回折パター
ン、 第6図はSi(100)基体上のX線回折パターンである。 1…基体、2…反応管、3…基体ホルダ、4…ヒータ、
5…混合器、6…気化器、7…ゲートバルブ、8…スロ
ーリークバルブ、9…排気ユニット、10…搬送室、11…
バルブ、12…排気ユニット、50…石英製外側反応管、51
…石英製内側反応管、52…原料ガス導入口、53…ガス排
気口、54…金属製フランジ、56…基体保持具、57…基
体、58…ガスの流れ、59…ヒータ部。
FIG. 1 is a schematic view showing a state of film formation in a deposited film forming method according to the present invention, FIG. 2 is a schematic view showing an example of a deposited film forming apparatus to which the present invention can be applied, and FIG. 3 is an application of the present invention. FIG. 4 is a schematic view showing another example of a possible deposited film forming apparatus, FIG. 4 is a diffraction pattern on a Si (111) substrate, FIG. 5 is an Al (100) X-ray diffraction pattern on a Si (111) substrate, FIG. 6 is an X-ray diffraction pattern on a Si (100) substrate. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate, 2 ... Reaction tube, 3 ... Substrate holder, 4 ... Heater,
5: Mixer, 6: Vaporizer, 7: Gate valve, 8: Slow leak valve, 9: Exhaust unit, 10: Transfer chamber, 11 ...
Valve, 12 ... exhaust unit, 50 ... quartz outer reaction tube, 51
... Inner reaction tube made of quartz, 52 ... Source gas inlet, 53 ... Gas exhaust outlet, 54 ... Metal flange, 56 ... Base holder, 57 ... Base, 58 ... Gas flow, 59 ... Heater section.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/3205 H01L 21/88 N ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Agency reference number FI Technical display location H01L 21/3205 H01L 21/88 N

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】熱CVD法によりアルミニウムを主成分とす
る膜を形成するための堆積膜形成法において、 電子供与性の表面を有する基体を堆積膜形成用の空間に
配する工程、 アルキルアルミニウムハイドライドのガスと水素ガスと
を前記堆積膜形成用の空間に導入する工程、および 前記アルキルアルミニウムハイドライドの分解温度以上
でかつ450℃以下の範囲内に前記電子供与性の表面を維
持し、膜形成の初期において温度を低くその後高くなる
ように温度を変化させること、または膜形成の初期にお
いてアルキルアルミニウムハイドライドの分圧を低くそ
の後高くなるように分圧を変化させることのうち、少な
くともいずれか一方により、アルミニウムの堆積速度を
変化させてアルミニウム膜を該電子供与性の表面に形成
する工程を有することを特徴とする堆積膜形成法。
1. A deposited film forming method for forming a film containing aluminum as a main component by a thermal CVD method, wherein a step of disposing a substrate having an electron-donating surface in a space for forming a deposited film is provided. Introducing a gas and hydrogen gas into the space for forming the deposited film, and maintaining the electron-donating surface within a range of not less than the decomposition temperature of the alkyl aluminum hydride and not more than 450 ° C. to form the film. By changing the temperature so that the temperature is initially lowered and then increased, or at least one of changing the partial pressure of the alkyl aluminum hydride to be low and then high in the early stage of film formation, Forming an aluminum film on the electron donating surface by changing the deposition rate of aluminum. The deposited film forming method according to claim.
【請求項2】前記アルキルアルミニウムハイドライドが
ジメチルアルミニウムハイドライドであることを特徴と
する請求項1に記載の堆積膜形成法。
2. The method according to claim 1, wherein said alkyl aluminum hydride is dimethyl aluminum hydride.
【請求項3】前記アルキルアルミニウムハイドライドが
モノメチルアルミニウムハイドライドであることを特徴
とする請求項1に記載の堆積膜形成法。
3. The method according to claim 1, wherein said alkyl aluminum hydride is monomethyl aluminum hydride.
【請求項4】前記電子供与性の表面は、金属またはその
シリサイドの表面であることを特徴とする請求項1に記
載の堆積膜形成法。
4. The method according to claim 1, wherein the electron donating surface is a metal or a silicide thereof.
【請求項5】前記電子供与性の表面は、タングステン、
モリブデン、タンタル、タングステンシリサイド、チタ
ンシリサイド、アルミニウム、アルミニウムシリコン、
チタンアルミニウム、チタンナイトライド、銅、アルミ
ニウムシリコン銅、アルミニウムパラジウム、チタン、
モリブデンシリサイド、タンタルシリサイドから選ばれ
ることを特徴とする請求項1に記載の堆積膜形成法。
5. An electron donating surface comprising: tungsten;
Molybdenum, tantalum, tungsten silicide, titanium silicide, aluminum, aluminum silicon,
Titanium aluminum, titanium nitride, copper, aluminum silicon copper, aluminum palladium, titanium,
The method according to claim 1, wherein the method is selected from molybdenum silicide and tantalum silicide.
【請求項6】熱CVD法によりアルミニウムを主成分とす
る膜を形成するための堆積膜形成法において、 電子供与性の表面を有する基体を堆積膜形成用の空間に
配する工程、 アルキルアルミニウムハイドライドのガスとシリコンを
含むガスおよび水素ガスとを前記堆積膜形成用の空間に
導入する工程、および 前記アルキルアルミニウムハイドライドの分解温度以上
でかつ450℃以下の範囲内に前記電子供与性の表面を維
持し、膜形成の初期において温度を低くその後高くなる
ように温度を変化させること、または膜形成の初期にお
いてアルキルアルミニウムハイドライドの分圧を低くそ
の後高くなるように分圧を変化させることのうち、少な
くともいずれか一方により、シリコンを含むアルミニウ
ムの堆積速度を変化させてシリコンを含むアルミニウム
膜を該電子供与性の表面に形成する工程を有することを
特徴とする堆積膜形成法。
6. A deposited film forming method for forming a film containing aluminum as a main component by a thermal CVD method, wherein a step of disposing a substrate having an electron donating surface in a space for forming a deposited film is provided. Introducing a gas containing silicon and a gas containing silicon and a hydrogen gas into the space for forming the deposited film, and maintaining the electron-donating surface in a range not lower than the decomposition temperature of the alkyl aluminum hydride and not higher than 450 ° C. And changing the temperature so as to lower the temperature in the early stage of film formation and then increase the temperature, or changing the partial pressure in the early stage of the film formation so as to lower the partial pressure of the alkyl aluminum hydride and then increase it. Either way, the deposition rate of aluminum containing silicon is changed to The deposited film forming method characterized by comprising the step of forming a um film electron donor surface.
【請求項7】前記アルキルアルミニウムハイドライドが
ジメチルアルミニウムハイドライドであることを特徴と
する請求項6に記載の堆積膜形成法。
7. The method according to claim 6, wherein the alkyl aluminum hydride is dimethyl aluminum hydride.
【請求項8】前記アルキルアルミニウムハイドライドが
モノメチルアルミニウムハイドライドであることを特徴
とする請求項6に記載の堆積膜形成法。
8. The method according to claim 6, wherein the alkyl aluminum hydride is monomethyl aluminum hydride.
【請求項9】前記電子供与性の表面は、金属またはその
シリサイドの表面であることを特徴とする請求項6に記
載の堆積膜形成法。
9. The method according to claim 6, wherein the electron donating surface is a surface of a metal or a silicide thereof.
【請求項10】前記電子供与性の表面は、タングステ
ン、モリブデン、タンタル、タングステンシリサイド、
チタンシリサイド、アルミニウム、アルミニウムシリコ
ン、チタンアルミニウム、チタンナイトライド、銅、ア
ルミニウムシリコン銅、アルミニウムパラジウム、チタ
ン、モリブデンシリサイド、タンタルシリサイドから選
ばれることを特徴とする請求項6に記載の堆積膜形成
法。
10. An electron donating surface comprising: tungsten, molybdenum, tantalum, tungsten silicide,
The method according to claim 6, wherein the method is selected from titanium silicide, aluminum, aluminum silicon, titanium aluminum, titanium nitride, copper, aluminum silicon copper, aluminum palladium, titanium, molybdenum silicide, and tantalum silicide.
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