JP2945886B2 - Manufacturing method of wiring structure for semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Manufacturing method of wiring structure for semiconductor integrated circuit device

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JP2945886B2
JP2945886B2 JP22156797A JP22156797A JP2945886B2 JP 2945886 B2 JP2945886 B2 JP 2945886B2 JP 22156797 A JP22156797 A JP 22156797A JP 22156797 A JP22156797 A JP 22156797A JP 2945886 B2 JP2945886 B2 JP 2945886B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体回路装置に
好ましく適用されるAl配線構造の製造法に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing an Al wiring structure preferably applied to a semiconductor circuit device.

【0002】[0002]

【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(A
l) もしくはAl−Si等が用いられてきた。ここで、A
l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。
2. Description of the Related Art Conventionally, in electronic devices and integrated circuits using semiconductors, aluminum (A) is mainly used for electrodes and wiring.
l) Or Al-Si or the like has been used. Where A
1 is inexpensive, has high electrical conductivity, and a dense oxide film is formed on the surface, so that the inside is chemically protected and stabilized, and the adhesion to Si is good. Has the advantage of

【0003】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DRAM(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ホ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。
[0003] By the way, as the degree of integration of integrated circuits such as LSIs has increased, and fine wiring and multi-layer wiring have become particularly necessary in recent years. Severe demands are being made. Along with miniaturization due to an increase in the degree of integration, the surface of LSIs and 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 or
In a 16 Mbit DRAM (dynamic RAM) or the like, the aspect ratio (via hole depth / via hole diameter) of a via hole 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.

【0004】しかもビアホール内を埋めると共に絶縁膜
上にも配線を行うためのAlを堆積しなければならず、
しかもこの堆積膜は極めて良質なものでなくてはならな
い。
In addition, it is necessary to fill the via holes and deposit Al for wiring on the insulating film.
Moreover, this deposited film must be of very good quality.

【0005】このような堆積膜の形成は従来のスパッタ
法では上記要求に対応できない。
[0005] The formation of such a deposited film cannot meet the above-mentioned requirements by a conventional sputtering method.

【0006】スパッタ法では段差部や絶縁膜側壁での膜
厚が極端に薄くなり、甚だしい場合には断線も生じ、LS
I の信頼性を著しく低下させることになる。
[0006] In the sputtering method, the film thickness at the step portion and the side wall of the insulating film becomes extremely thin.
This will significantly reduce the reliability of I.

【0007】バイアススパッタ法にしても荷電粒子損傷
や堆積速度の限界に問題がある。
[0007] Even with the bias sputtering method, there are problems with charged particle damage and limitations on the deposition rate.

【0008】これとは別に、様々なタイプのCVD(Chemic
al Vapor Deposition)法が提案されているが、プラズマ
CVD や光CVD 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。
[0008] Apart from this, various types of CVD (Chemic
al Vapor Deposition) method has been proposed.
Since CVD and optical CVD have a reaction in the gas phase, the surface covering property for unevenness on the substrate surface is relatively good. However, carbon atoms contained in the source gas molecules are taken into the film, and in particular, in plasma CVD, there is damage by charged particles (so-called plasma damage) as in the case of the sputtering method.

【0009】そこで主に基体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
積が起き易く段差部での断線なども避けられると期待で
きる。
Therefore, since a film grows mainly by a surface reaction on the surface of the substrate, if a thermal CVD method is used, which has good surface covering properties for irregularities such as steps on the surface, deposition in via holes is likely to occur, and the steps in the vias are likely to occur. Can be expected to be avoided.

【0010】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Jo
urnal of Electrochemical 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-C4H9)3Al(TIBA)を
用い、成膜温度 260℃,反応管圧力0.5torr で成膜し、
3.4 μΩ・cm の膜を形成している。
For this reason, various thermal CVD methods have been studied as a method of forming an Al film. For example, a method is known in which organic aluminum is dispersed in a carrier gas, transported to a heated substrate, and a film is formed by thermally decomposing gas molecules on the substrate. The method is used. For example, Jo
In the example shown in the urnal of Electrochemical Society Vol. 131, p. 2175 (1984), triisobutylaluminum (iC 4 H 9 ) 3 Al (TIBA) was used as the organoaluminum gas, the deposition temperature was 260 ° C., and the reaction tube pressure was 0.5 torr. To form a film,
A film of 3.4 μΩcm is formed.

【0011】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は緻密なものと
ならないなど不適正なものである(図10(A) 参照)。
図10(A) で、90は単結晶Si基板、91はSiO2からなる絶
縁膜、92はAlの堆積膜である。
However, in this method, the surface flatness of Al is poor, and the Al in the via hole is improper because it does not become dense (see FIG. 10A).
In FIG. 10A, 90 is a single crystal Si substrate, 91 is an insulating film made of SiO 2 , and 92 is a deposited film of Al.

【0012】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。そしてビアホールを埋めた後にスパッタ法とし
て酸化膜上にAlを堆積させることが記載されている。
しかしながら、この方法においても大前提となるビアホ
ール内のAlの表面平滑性が十分でない為に、CVD 法に
よるAl膜とスパッタ法によるAl膜との界面により抵
抗率の増加を招く(図10(B) 参照)。図10(B) で92
-1はCVD 法によるAlの選択的堆積膜、92-2はスパッタ
法によるAlの堆積膜、92-3は界面における不純物等の
特性劣化の原因を示す。本方法では、CVD 装置において
ビアホールへ選択的に堆積した後、スパッタ装置へ移送
して酸化膜上にAlを形成するため、ウェハを堆積途中
で大気に触れさせてしまうので、CVD 堆積膜とスパッタ
堆積膜界面に高抵抗層が形成されてしまい、コンタクト
抵抗の増大の原因となる。CVD 装置とスパッタ装置を真
空の空間で接続し、界面に生ずる高抵抗層形成を低減さ
せ得ることは可能と考えられるが、装置が複雑になり、
その維持,保守が非常に面倒となり、実用的な装置とし
ては甚だ不便である。
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 can be selectively deposited by CVD only on the metal or semiconductor surface from which the natural oxide film on the surface has been removed. In this case TIBA
It is necessary to remove natural oxide film on the surface of the substrate before introducing. It is described that Al is deposited on an oxide film as a sputtering method after filling a via hole.
However, also in this method, since the surface smoothness of Al in the via hole, which is a major premise, is not sufficient, the resistivity is increased due to the interface between the Al film formed by the CVD method and the Al film formed by the sputtering method (see FIG. )). 92 in FIG.
Reference numeral -1 denotes a selectively deposited film of Al by a CVD method, 92-2 denotes an Al deposited film by a sputtering method, and 92-3 denotes a cause of deterioration of characteristics such as impurities at an interface. In this method, the CVD device is selectively deposited in via holes and then transferred to the sputtering device to form Al on the oxide film, so that the wafer is exposed to the air during the deposition. A high resistance layer is formed at the interface of the deposited film, which causes an increase in contact resistance. It is considered possible to reduce the formation of the high-resistance layer at the interface by connecting the CVD device and the sputtering device in a vacuum space, but the device becomes complicated,
The maintenance and maintenance are very troublesome, which is extremely inconvenient as a practical device.

【0013】また本質的に2台の装置を利用するためス
ループットが向上しない欠点がある。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。
There is also a disadvantage that the throughput is not improved because essentially two devices are used. 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 is also a problem that the place where the heater is placed is limited.

【0014】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
すぎないものと考えられる。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
るを得ない。しかも決して良質といえない膜が堆積速度
が高々500 Å/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,Al選択成
長の選択性が余り長い時間維持できないなど前述した要
求を満たすには不十分である。
Further, the second edition of the Electrochemical Society Japan Chapter 2 Symposium (July 7, 1989)
The page proposes a device that uses TIBA and raises the gas temperature of TIBA higher than the substrate temperature according to the double-wall CVD method. This method is considered to be merely a modification of the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-33569. With this method, Al can be selectively grown only on a metal or a semiconductor, but it is difficult to accurately control the difference between the gas temperature and the substrate surface temperature. 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 has to be performed. 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 Å / min, but the throughput required for mass production cannot be realized. In addition, even if the film is formed by this method, it is not sufficient to satisfy the above-mentioned requirements, for example, if it is not thickened to a certain degree, it will not be a uniform continuous film, the flatness of the film is poor, and the selectivity of Al selective growth cannot be maintained for a very long time. .

【0015】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. However, since plasma or light is used, the apparatus becomes complicated. In addition, since the apparatus is a single-wafer apparatus, there is still room for improvement to sufficiently improve the throughput.

【0016】以上のように、従来の方法はAlの選択成
長を必ずしもうまく起せず、仮にできたとしてもAl膜
の平坦性,純度などに問題があるために、さらに絶縁膜
上にもAlを堆積させるとしても、ビアホール内のAl
と絶縁膜上のAlとの連続性に問題がある。また、その
成膜方法も複雑で制御が難しいという低コストによる製
造を必須とするような半導体集積回路製造技術としては
決して有利な方法ではない。
As described above, the conventional method does not always cause the selective growth of Al, and even if it is possible, there is a problem in the flatness and purity of the Al film. Deposited in the via hole,
There is a problem in continuity between Al and Al on the insulating film. Also, the film forming method is not an advantageous method as a semiconductor integrated circuit manufacturing technique which requires low-cost manufacturing that is complicated and difficult to control.

【0017】このように、ビアホール内と絶縁膜上とに
連続し、かつ緻密性、平坦性に優れたAl配線を廉価
に、しかも確実に形成する方法は実現していない。
As described above, a method for forming an Al wiring which is continuous in the via hole and on the insulating film and has excellent denseness and flatness at a low cost and reliably is not realized.

【0018】[0018]

【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装置の技術分野におい
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。
SUMMARY OF THE INVENTION As described above, in the technical field of a semiconductor device in which higher integration is desired in recent years, in order to provide a highly integrated and higher performance semiconductor device at a low cost. Had a lot of room for improvement.

【0019】本発明は、上述した技術的課題に鑑みてな
されたものであり、同一の反応空間内でまず第1にビア
ホール内のAlの緻密性、平坦性を高めさらには純絶縁
膜上にもビアホールから連続して良質のAlを堆積させ
ることで3次元的配線にも十分優れたアルミニウム配線
構造の製造法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned technical problems, and firstly, in the same reaction space, the denseness and flatness of Al in a via hole are enhanced, and further, the Al is formed on a pure insulating film. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing an aluminum wiring structure sufficiently excellent in three-dimensional wiring by depositing high-quality Al continuously from a via hole.

【0020】さらに、本発明は、緻密性、平坦性に優れ
たアルミニウム配線構造を有する半導体集積回路装置を
提供することを目的とする。
A further object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device having an aluminum wiring structure excellent in denseness and flatness.

【0021】[0021]

【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、本発明による半導体集積回路装置用配線構造の製
造法は、開孔部が設けられた絶縁膜を有する基体をCV
D装置内に配する工程、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℃以下の範囲に前記基
体の温度を維持し、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基体上に供給してアルミニウ
ムを前記開孔部内に形成する工程、前記開孔部内にアル
ミニウムが形成された前記絶縁膜の表面を表面改質する
工程、および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℃以下の範囲に前記基体の温度を
維持し、アルキルアルミニウムハイドライドのガスと水
素ガスとを前記基体上に供給して、表面改質された前記
絶縁膜の上および前記開孔部内のアルミニウムの上にア
ルミニウム膜を形成する工程を有することを特徴とす
る。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a wiring structure for a semiconductor integrated circuit device according to the present invention is directed to a method of manufacturing a substrate having an insulating film provided with an opening by CV.
Disposing in a D apparatus, maintaining the temperature of the substrate in the range of not less than the decomposition temperature of the alkyl aluminum hydride and not more than 450 ° C., and supplying alkyl aluminum hydride gas and hydrogen gas onto the substrate to convert aluminum. Forming the hole in the hole, modifying the surface of the insulating film having aluminum formed in the hole, and modifying the substrate to a temperature not lower than the decomposition temperature of alkyl aluminum hydride and not higher than 450 ° C. Maintaining the temperature, supplying a gas of alkyl aluminum hydride and hydrogen gas onto the substrate to form an aluminum film on the surface-modified insulating film and on the aluminum in the opening. It is characterized by having.

【0022】ここで、好適には、前記アルミニウム膜が
シリコンを含む。
Preferably, the aluminum film contains silicon.

【0023】さらに、本発明による半導体集積回路装置
用配線構造の製造法は、基体上に絶縁膜を有し、該絶縁
膜に設けられた開孔部に導電体が充填され、該開孔部が
平坦化されており、該開孔部下の前記基体の表面と前記
絶縁膜の上に設けられた導電膜とを電気的に接続した配
線構造を有する半導体集積回路装置用配線構造の製造法
において、前記開孔部が設けられた絶縁膜を有する基体
をCVD装置内に配し、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℃以下の範囲に前記基
体の温度を維持し、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基体上に供給して単結晶アル
ミニウムを前記開孔部内に形成する工程、前記開孔部内
に単結晶アルミニウムが形成された前記絶縁膜の表面を
表面改質する工程、および表面改質された前記絶縁膜の
上および前記開孔部内の単結晶アルミニウムの上に前記
導電膜を形成する工程を有することを特徴とする。
Further, according to the method of manufacturing a wiring structure for a semiconductor integrated circuit device according to the present invention, an insulating film is provided on a base, and a conductor is filled in an opening provided in the insulating film. Is flattened, and a method for manufacturing a wiring structure for a semiconductor integrated circuit device having a wiring structure in which a surface of the base under the opening and a conductive film provided on the insulating film are electrically connected. Disposing a substrate having an insulating film provided with the opening in a CVD apparatus, maintaining the temperature of the substrate in a range not lower than the decomposition temperature of alkyl aluminum hydride and not higher than 450 ° C., and using a gas of alkyl aluminum hydride. Supplying single crystal aluminum in the opening by supplying hydrogen gas and hydrogen gas onto the substrate; and modifying the surface of the insulating film having the single crystal aluminum formed in the opening. And characterized by having a step of forming the conductive film on the surface modified the insulating film and on the single-crystal aluminum in said opening.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】本発明においては、半導体集積回
路装置用の配線構造の製造に際し、開孔部が設けられた
絶縁膜を有する基体をCVD装置内に配し、まず、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4
50℃以下の範囲に基体の温度を維持し、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基体上に供
給してアルミニウムを開孔部内に形成する。次に、開孔
部内にアルミニウムが形成された絶縁膜の表面を表面改
質する。そして、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℃以下の範囲に基体の温度を
維持し、アルキルアルミニウムハイドライドのガスと水
素ガスとを基体上に供給して、表面改質された絶縁膜の
上および開孔部内のアルミニウムの上にアルミニウム膜
を形成する。この開孔部内のアルミニウムの上および絶
縁膜の上に連続して形成されるアルミニウム膜は半導体
集積回路装置の優れた配線構造を実現する。特に、開孔
部に充填されたアルミニウムは単結晶アルミニウムとし
て形成することができ、さらに、アルミニウム膜はシリ
コンを含有させることができる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, when manufacturing a wiring structure for a semiconductor integrated circuit device, a substrate having an insulating film provided with an opening is disposed in a CVD apparatus. Above the decomposition temperature and 4
The temperature of the substrate is maintained within the range of 50 ° C. or less, and a gas of alkyl aluminum hydride and hydrogen gas are supplied onto the substrate to form aluminum in the opening. Next, the surface of the insulating film in which aluminum is formed in the opening is surface-modified. Then, the temperature of the substrate is maintained within the range of not less than the decomposition temperature of the alkyl aluminum hydride and not more than 450 ° C., and the gas of the alkyl aluminum hydride and the hydrogen gas are supplied onto the substrate, and the surface of the surface-modified insulating film is And forming an aluminum film on the aluminum in the opening. The aluminum film continuously formed on the aluminum in the opening and on the insulating film realizes an excellent wiring structure of the semiconductor integrated circuit device. In particular, the aluminum filled in the opening can be formed as single crystal aluminum, and the aluminum film can contain silicon.

【0025】[0025]

【実施例】まず、有機金属を用いた堆積膜形成方法につ
いて概説する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, a method of forming a deposited film using an organic metal will be outlined.

【0026】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 the organic metal and the deposition reaction of the thin film greatly vary depending on the conditions of the kind of the metal atom, the kind of the alkyl bonded to the metal atom, the means for causing the decomposition reaction, the atmosphere gas and the like.

【0027】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
For example, in the case of MR 3 (M: Group III metal, R: alkyl group), trimethylgallium

【0028】[0028]

【化1】 Embedded image

【0029】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
Is a radical cleavage in which the Ga—CH 3 bond is cleaved by thermal decomposition.

【0030】[0030]

【化2】 Embedded image

【0031】は、熱分解ではβ離脱によりIn thermal decomposition, β

【0032】[0032]

【化3】 Embedded image

【0033】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
And C 2 H 4 . Also, triethyl aluminum with the same ethyl group

【0034】[0034]

【化4】 Embedded image

【0035】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
Is a radical decomposition in which Al—C 2 H 5 bonds are broken in thermal decomposition. But iC 4 H 9 bound isotributyl aluminum

【0036】[0036]

【化5】 Embedded image

【0037】はβ離脱する。Escapes from β.

【0038】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
Trimethylaluminum (TMA) comprising CH 3 groups and Al has a dimer structure at room temperature.

【0039】[0039]

【化6】 Embedded image

【0040】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A
l-C化合物が生ずる。
Thermal decomposition is a radical decomposition in which Al—CH 3 groups are cleaved. At a low temperature of 150 ° C. or less, it reacts with the atmosphere H 2 to produce CH 4 , and finally produces Al I do. However, at a high temperature of about 300 ° C. or more, even if H 2 is present in the atmosphere, the CH 3 group extracts H from the TMA molecule, and eventually A
An l-C compound results.

【0041】また、TMA の場合、光もしくはH2雰囲気高
周波(略々13.56MHz) 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, in a limited region where power is applied in a light or H 2 atmosphere high-frequency (approximately 13.56 MHz) plasma, C 2 H 6 is coupled by coupling of CH 3 between two Al. Occurs.

【0042】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
The point is that the simplest alkyl group, CH 3
Group, even organometallic consisting C 2 H 5 group or iC 4 H 9 group and Al or Ga, the reaction form the type of the type and the metal atom of the alkyl group, differs by the excitation decomposition means, a metal atom from an organic metal In order to deposit on the desired substrate, the decomposition reaction must be very tightly controlled. For example, triisobutylaluminum

【0043】[0043]

【化7】 Embedded image

【0044】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
いものであった。
In the case of depositing Al, the conventional low pressure CVD method mainly based on a thermal reaction causes irregularities on the order of μm on the surface, resulting in poor surface morphology. In addition, hillock generation due to heat treatment, Si diffusion at the interface between Al and Si
Since the Si surface was roughened and the migration resistance was poor, it was difficult to use it for a commercial-level VLSI process.

【0045】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 the metal element, and therefore, in the CVD method using an organic metal, the deposited film cannot be formed. The setting of conditions becomes complicated.

【0046】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。
Furthermore, 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.

【0047】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。
In this case, it is needless to say that an extremely high quality deposited film can be formed. However, the conditions for forming the film are not so limited as to complicate the apparatus, but are in a relatively versatile range. It must be a method of forming a deposited film.

【0048】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変えた数多くの実験を行い検
討した。
Therefore, the present inventors prepared many organic metals with the aim of finding a condition exceeding a level applicable to highly integrated circuits, and prepared a reaction gas, a carrier gas, a substrate temperature, and a reaction state of a gas. Numerous experiments with various changes were conducted and examined.

【0049】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, attention was paid to using alkylaluminum hydride as a raw material gas as a parameter capable of providing film forming conditions with high versatility. As a result of further study, it was found that suitable film forming conditions applicable to highly integrated circuits are as follows.

【0050】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
(A) と非電子供与性の表面(B) とを有する基体,基体温
度として電子供与性表面(A) 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、まず第1にビアホールへ表面平
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 source gas, H 2 as reaction gas, electron donating surface as substrate
A substrate having (A) and a non-electron donating surface (B), wherein the temperature of the electron donating surface (A) as a substrate temperature is not lower than the decomposition temperature of alkyl aluminum hydride and not higher than 450 ° C. According to such a film forming raw material, first, Al having excellent surface flatness and denseness can be deposited in the via hole.

【0051】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(D
MAH)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。
In the present invention, dimethyl aluminum hydride (D) is used as the alkyl aluminum hydride.
(MAH) 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. Met. For example, in the case where Al is deposited by photo-CVD of 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.

【0052】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.

【0053】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)
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 the deposited film.

【0054】[0054]

【化8】 Embedded image

【0055】またはモノメチルアルミニウムハイドライ
ド(MMAH2)
Or monomethyl aluminum hydride (MMAH 2 )

【0056】[0056]

【化9】 Embedded image

【0057】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、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(MMA
H2) と原料ガスとしてのSiを含むガスを使用し,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
成長によって基体上にAl-Si 膜を形成する。
Then, using H 2 as a reaction gas, an Al film is formed on the substrate by vapor phase growth using a mixed gas of these gases. Alternatively, dimethyl aluminum hydride
(DMAH) or monomethyl aluminum hydride (MMA
A gas containing H 2 ) and Si as a source gas is used, and H 2 is used as a reaction gas. An Al—Si film is formed on the substrate by vapor-phase growth using a mixed gas of these gases.

【0058】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の基体表面材料と、Alの
堆積しない表面を形成するための第2の基体表面材料と
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。
The substrate applicable to the present invention has a first substrate surface material for forming a surface on which Al is deposited and a second substrate surface material for forming a surface on which Al is not deposited. It is. As the first substrate surface material, a material having an electron donating property is used.

【0059】この電子供与性について以下詳細に説明す
る。
The electron donating property will be described in detail below.

【0060】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。
The electron-donating material is a material in which free electrons are present in the substrate or whether free electrons are intentionally generated. For example, the electron-donating material exchanges electrons with raw material gas molecules attached on the surface of the substrate. A material having a surface where a chemical reaction 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.

【0061】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を含むものである。
More specifically, semiconductors such as single crystal silicon, polycrystalline silicon, and amorphous silicon, and a combination of Ga, In, and Al as Group III elements and P, As, and N as Group V elements. Binary, ternary, or quaternary III-V compound semiconductors, or metals, alloys, silicides, etc., such as tungsten, molybdenum, tantalum, tungsten silicide, titanium silicide, aluminum, aluminum silicon, titanium aluminum, titanium It contains nitride, copper, aluminum silicon copper, aluminum palladium, titanium, molybdenum silicide, tantalum silicide, and the like.

【0062】これに対して、AlあるいはAl−Siが選
択的に堆積しない表面を形成する材料、すなわち非電子
供与性材料としては、熱酸化,CVD 等による酸化シリコ
ン,BSG,PSG,BPSG等のガラスまたは酸化膜、熱窒化膜,
プラズマCVD,減圧CVD,ECR-CVD 法等によるシリコン窒化
膜等である。
On the other hand, as a material forming a surface on which Al or Al-Si is not selectively deposited, that is, as a non-electron donating material, silicon oxide by thermal oxidation, CVD, etc., BSG, PSG, BPSG, etc. Glass or oxide film, thermal nitride film,
It is a silicon nitride film by plasma CVD, low pressure CVD, ECR-CVD or the like.

【0063】このような構成の基体に対して、Alは原
料ガスとH2と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、基体温度160 ℃〜450 ℃の範囲で
On the substrate having such a structure, Al is deposited only by a simple thermal reaction in the reaction system between the source gas and H 2 . For example the thermal reaction is essentially in the reaction system between DMAH and H 2, in the range of the substrate temperature 160 ° C. to 450 ° C.

【0064】[0064]

【化10】 Embedded image

【0065】の反応により、電子供与性材料を有する表
面上のみにAlもしくは、Siを含むガスを付加した場合
にはAl-Si が堆積することを見い出している。
According to the above reaction, it has been found that when a gas containing Al or Si is added only to the surface having the electron donating material, Al—Si is deposited.

【0066】純Al堆積時には、DMAHとH2、Al-Si 堆
積時にはDMAHとSi2H6 とH2を用いる。
When depositing pure Al, DMAH and H 2 are used, and when depositing Al-Si, DMAH, Si 2 H 6 and H 2 are used.

【0067】また、DMAHの替りにMMAHを用いても電子供
与性材料を有する表面上にAlもしくはAl-Si が堆積
する。
Even when MMAH is used instead of DMAH, Al or Al-Si is deposited on the surface having the electron donating material.

【0068】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 vapor pressure as low as 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 several hundred Å / min, which is the upper limit in the present invention which satisfies the aforementioned requirements. It is most desirable to use DMAH, preferably having a vapor pressure of 1 Torr at room temperature.

【0069】図1(a) 〜(e) は、DMAHとH2もしくはDMAH
とSi2H6 とH2を用いた場合の選択成長の様子を示す模式
図である。
[0069] Figure 1 (a) ~ (e) is, DMAH and H 2 or DMAH
And is a schematic diagram showing how selective growth if using Si 2 H 6 and H 2.

【0070】図1(a) はAlもしくはAl-Si 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例えばSiウェハである。91は
非電子供与性材料からなる薄膜で例えば、熱酸化SiO2
やCVDBSG膜である。
FIG. 1 (a) is a diagram schematically showing a cross section of a substrate before an Al or Al-Si deposited film is formed. 90 is a substrate made of an electron donating material, for example, a Si wafer. Reference numeral 91 denotes a thin film made of a non-electron donating material, for example, a thermally oxidized SiO 2 film or a CVDBSG film.

【0071】原料ガスとしてのDMAH,Si2H6および反応ガ
スとしてH2を含んだ混合基体がDMAHの分解温度以上かつ
450 ℃以下の温度範囲内に加熱された基体1上に供給さ
れると、基体90上にAl-Si が析出し、図1(b) に示す
ようにAl-Si の連続膜が形成される。
The mixed substrate containing DMAH, Si 2 H 6 as the raw material gas and H 2 as the reaction gas is at or above the decomposition temperature of DMAH and
When supplied on the substrate 1 heated within a temperature range of 450 ° C. or less, Al-Si is deposited on the substrate 90, and a continuous film of Al-Si is formed as shown in FIG. 1 (b). .

【0072】Al-Si の堆積を続けると、図1(c) の状
態を経て、図1(d) に示すように、Al-Si 膜は薄膜91
の最上部のレベルにまで成長する。さらに成長させる
と、図1(e) に示すように、Al-Si 膜は横方向にはほ
とんど成長することなしに、5000Åにまで成長可能であ
る。これは、DMAHとH2もしくはDMAHとH2とSi2H6 を用い
た堆積膜の最も特徴的な点であり、如何に良質の膜を良
好な選択性の下に形成可能であるかが理解できよう。
When the deposition of Al—Si is continued, the Al—Si film passes through the state shown in FIG. 1C, and as shown in FIG.
Grow up to the top level. When further grown, as shown in FIG. 1 (e), the Al-Si film can grow up to 5000 ° with almost no lateral growth. This is the most characteristic feature of the deposited film using DMAH and H 2 or DMAH and H 2 and Si 2 H 6, or a Ikagani capable of forming a high quality film under good selectivity is I can understand.

【0073】そしてオージュ電子分光法や光電子分光法
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, no impurities such as carbon and oxygen are mixed in this film.

【0074】このようにして形成された堆積膜の抵抗率
は、膜厚 400Åでは室温で2.7 〜3.0 μΩ・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1μm 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堆積させる
ことができる。
The resistivity of the deposited film thus formed is 2.7 to 3.0 μΩ · cm at room temperature at a film thickness of 400 °, which is almost equal to the resistivity of the Al bulk, and is a continuous and flat film.
Even if the film thickness is 1 μm, the resistivity is still approximately 2.7 to 3.0 μΩ · cm at room temperature, 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%, and a thin film having excellent surface flatness can be deposited.

【0075】超LSI における多層配線工程においては、
図1(d) のようにビアホールを選択的に高品質Alもし
くはAl-Si で埋め込む技術は必須である。さらに図1
(d)のように選択的に堆積した後、同一反応容器内で図
1(f) のように、電子供与性材料であるAlもしくはA
l-Si 上および非電子供与性材料である、例えば熱酸化
SiO2膜やCVD BSG 膜上にAlもしくはAl−Siが堆積で
きれば、段差部での配線切れ等の生じない信頼性の高い
多層配線工程を実現することができる。
In the multilayer wiring process in the VLSI,
As shown in FIG. 1D, a technique for selectively embedding a via hole with high-quality Al or Al-Si is essential. Further FIG.
After the selective deposition as shown in (d), in the same reaction vessel, as shown in FIG.
Non-electron donating materials on l-Si, eg thermal oxidation
If Al or Al-Si can be deposited on the SiO 2 film or the CVD BSG film, a highly reliable multilayer wiring process that does not cause disconnection of wiring at a stepped portion can be realized.

【0076】以上詳述したようにアルキルアルミニウム
ハイドライドとH2を用いてアルキルアルミニウムハイド
ライドの分解温度以上450 ℃以下の電子供与性表面への
選択成長においてはAl膜の選択性が極めて優れている
ばかりに、薄膜91上へのAl膜の形成には工夫が必要と
なる。そこで、この点に鑑み非電子供与性の表面を表面
改質することにより、表面改質を行う前にはその選択性
により堆積し得なかった非電子供与性の表面上にAl膜
を形成することが可能となるのである。
As described in detail above, in the selective growth of an alkyl aluminum hydride on an electron-donating surface at a decomposition temperature of 450 ° C. or less using alkyl aluminum hydride and H 2 , the selectivity of the Al film is extremely excellent. In addition, the formation of the Al film on the thin film 91 requires some contrivance. In view of this, by modifying the surface of the non-electron donating surface, an Al film is formed on the non-electron donating surface that could not be deposited due to its selectivity before the surface modification. It becomes possible.

【0077】もちろん、このような方法を用いれば、ス
パッタ法との組み合せにおける以下の点、すなわちCVD
工程の後、別のスパッタ装置にウェハを移送する際に、
どうしても大気中にウェハをさらすので、選択的に成長
したAl膜と非選択的に成膜したAl膜の界面に酸素な
どを含んだ高抵抗層が形成され、接触抵抗の増大を引き
起こし低抵抗配線を実現することが困難であるという点
を改善できることはいうまでもない。
Of course, if such a method is used, the following points in combination with the sputtering method, ie, CVD
After the process, when transferring the wafer to another sputtering device,
Since the wafer is inevitably exposed to the atmosphere, a high-resistance layer containing oxygen or the like is formed at the interface between the selectively grown Al film and the non-selectively formed Al film, causing an increase in contact resistance and low-resistance wiring. Needless to say, it is possible to improve the point that it is difficult to achieve the above.

【0078】さらに、本発明によれば、一台のCVD 装置
で図1(f) のようなAlもしくは、Al-Si を堆積する
こともできる。
Further, according to the present invention, Al or Al-Si as shown in FIG. 1F can be deposited by one CVD apparatus.

【0079】本発明の作用は、つぎの通りである。ま
ず、DMAHとH2、もしくはDMAHとSi2H6とH2を用いて図1
(a) 〜(e) のようにビアホールを埋めるように堆積す
る。その後、非電子供与性表面を実効的に電子供与材料
に表面を改質して電子供与性材料であるAlもしくは、
Al-Si 表面上、および表面改質により実効的に電子供
与性材料となった非電子供与性材料上に均一にAlもし
くは、Al-Si を堆積する。表面改質とは、非電子供与
性表面であってもあたかも自由電子が存在し、表面反応
に寄与し得る状態にすることである。例えば、SiO2上で
あれば、SiO2の禁制帯幅より大きなエネルギーを有する
光の照射を行い非電子供与性表面に自由電子を形成して
しまう方法がある。また、適度に加速された電子線照射
により電子を帯電させるか、もしくは、自由電子を発生
させてしまう方法がある。また、イオン照射やプラズマ
処理により、表面に存在する、例えば、Si-O結合を切断
し、未結合手による電子の発生も可能である。
The operation of the present invention is as follows. First, using DMAH and H 2 or DMAH and Si 2 H 6 and H 2 , FIG.
As shown in (a) to (e), deposition is performed to fill the via hole. After that, the non-electron donating surface is effectively modified into a surface with an electron donating material, and the electron donating material is Al or
Al or Al-Si is uniformly deposited on the Al-Si surface and on the non-electron-donating material which has effectively become an electron-donating material by surface modification. Surface modification refers to a state where free electrons are present even on a non-electron donating surface and can contribute to the surface reaction. For example, on SiO 2 , there is a method of irradiating light having energy larger than the forbidden band width of SiO 2 to form free electrons on the non-electron donating surface. In addition, there is a method in which electrons are charged by electron beam irradiation accelerated appropriately, or free electrons are generated. In addition, it is also possible to cut off, for example, Si—O bonds existing on the surface by ion irradiation or plasma treatment and generate electrons by unbonded bonds.

【0080】さらに、電子供与性である金属、例えばTi
やSiの極薄膜や核を形成せしめ、実効的に電子供与性表
面に改質させる方法がある。
Further, an electron donating metal such as Ti
There is a method of forming an ultra-thin film or nucleus of Si or Si, and effectively modifying the surface to an electron-donating surface.

【0081】勿論、何らかの手段によりAlもしくはA
l-Si の極薄膜,もしくは核を形成せしめて実効的に電
子供与性表面に改質させても良い。例えばDMAHとH2を供
給しつつ、プラズマを発生させるとプラズマ中でH2およ
びDMAHは励起もしくは分解し、非電子供与性表面上へ核
もしくは極薄膜が堆積する。この場合は、H2およびDMAH
がプラズマにより励起もしくは分解して非電子供与性分
子となり基体表面に反応に寄与する電子がなくとも原料
分子(励起あるいは分解したDMAH分子種、および励起あ
るいはイオン化したH2分子やH原子)そのもので反応が
進むと考えられる。非電子供与性表面が表面改質され、
Alの堆積が開始するとAlは継続的に堆積する。
Of course, Al or A
An ultra-thin film or nucleus of l-Si may be formed to effectively modify the electron donating surface. For example while supplying DMAH and H 2, when a plasma is generated H 2 and DMAH in the plasma is excited or decomposed, nucleus or extremely thin film is deposited to a non-electron donative surface. In this case, H 2 and DMAH
Are excited or decomposed by the plasma to become non-electron-donating molecules, and the source molecules (excited or decomposed DMAH molecular species, and excited or ionized H 2 molecules or H atoms) themselves without the electrons contributing to the reaction on the substrate surface It is thought that the reaction proceeds. The non-electron donating surface is surface modified,
When the deposition of Al starts, Al is continuously deposited.

【0082】上述したいくつかの方法において、Alも
しくはAl-Si 以外の核もしくは極薄膜は、選択的に堆
積したAl膜の結晶性を維持しにくいので、表面改質の
ためにはあまり好ましくない。
In some of the above methods, a nucleus or an ultrathin film other than Al or Al—Si is not preferable for surface modification because it is difficult to maintain the crystallinity of the selectively deposited Al film. .

【0083】電子線やイオンビームを発生させる方法
は、装置構成上複雑になる欠点がある。また、電子線や
イオンを照射した場合、表面改質後非選択的に堆積した
Al膜の膜質は選択的に堆積するAl膜と遜色はないが
表面改質時にウエハへ荷電粒子損傷を与えてしまう危険
がある。LSI におけるAl配線工程は、例えばMOSFET形
成後に行なわれるのが一般的であり、電子線照射、イオ
ン照射によるMOSFETのゲート酸化膜へ荷電粒子損傷が生
じMOSFETの閾値変動等の特性劣化を生ぜしめてしまう。
The method of generating an electron beam or an ion beam has a drawback that the apparatus configuration becomes complicated. In addition, when irradiated with electron beams or ions, the quality of the Al film deposited non-selectively after the surface modification is not inferior to that of the Al film deposited selectively, but the charged particles may damage the wafer during the surface modification. There is a danger of getting lost. The Al wiring process in LSI is generally performed, for example, after the formation of the MOSFET, which causes charged particle damage to the gate oxide film of the MOSFET due to electron beam irradiation and ion irradiation, resulting in characteristic deterioration such as threshold fluctuation of the MOSFET. .

【0084】プラズマを用いて表面改質を行なう場合
も、やはり荷電粒子損傷の生じないような方式であるこ
とが必要である。
In the case of performing surface modification using plasma, it is necessary to use a method that does not cause damage to charged particles.

【0085】図2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である。
FIG. 2 is a schematic view showing an example of a deposited film forming apparatus to which the present invention can be applied.

【0086】ここで、1はAl-Si 膜を形成するための
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, reference numeral 1 denotes a substrate for forming an Al-Si film. 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.

【0087】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.

【0088】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 raw material gas, the second raw material 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.

【0089】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 liquid at room temperature, the carrier gas is converted into saturated vapor through the organic metal liquid in the vaporizer 6 and is introduced into the mixer 5.

【0090】排気系は以下のように構成される。The exhaust system is configured as follows.

【0091】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 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.

【0092】基体1の搬送系は以下のように構成され
る。
The transport system for the substrate 1 is configured as follows.

【0093】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 accommodating the substrates before and after the formation of the deposited film. 12 is an exhaust unit for exhausting the transfer chamber,
It is composed of an exhaust pump such as a turbo molecular pump.

【0094】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.

【0095】図2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DMAH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 generating chamber 6 for generating a first raw material gas, H 2 or Ar (or another carrier gas) as a carrier gas is supplied to a liquid DMAH kept at room temperature. Bubbling with an inert gas)
Gaseous DMAH is produced and transported to 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.

【0096】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。
As the first source gas, MMAH 2 may be used, but DMAH which is sufficient for the vapor pressure to become 1 Torr at room temperature is most preferable. It may also be used by mixing DMAH and MMAH 2.

【0097】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, Si
3H8, Si(CH3)4,SiCl4, 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Si
2H6 が最も望ましい。H2またはArで希釈されたSi2H6
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。
Further, as the second source gas for forming the Al—Si film, the gas containing Si may be Si 2 H 6 , SiH 4 , Si
3 H 8 , Si (CH 3 ) 4 , SiCl 4 , SiH 2 Cl 2 , and SiH 3 Cl can be used. In particular, Si that is easily decomposed at low temperatures of 200 to 300 ° C
2 H 6 is most preferred. 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.

【0098】表面改質にガスを用いる場合は、Siを含む
ガスや TiCl4等のTiを含むガスをDMAHやSiを含んだガス
の配管と別系統から混合器5に輸送し反応容器2に供給
する方法がある。
When a gas is used for the surface reforming, a gas containing Si or a gas containing Ti such as TiCl 4 is transported to the mixer 5 from a separate system from the piping for the gas containing DMAH or Si, and transferred to the reaction vessel 2. There is a way to supply.

【0099】Alを堆積する場合はDMAHとH2、Al-Si
を堆積する場合は、DMAH,Si2H6およびH2を含んだ混合気
体がDMAHの分解温度以上かつ450 ℃以下の温度範囲内に
加熱された基体1上に供給されると、基体90上にAl-S
i が析出し、図1(b) に示すようにAlもしくはAl-S
i の連続膜が形成される。
When depositing Al, DMAH and H 2 , Al-Si
When a mixed gas containing DMAH, Si 2 H 6 and H 2 is supplied onto the substrate 1 heated to a temperature range not lower than the decomposition temperature of DMAH and not higher than 450 ° C., the substrate 90 Al-S
i is precipitated, and as shown in FIG.
A continuous film of i is formed.

【0100】上記条件でAlもしくはAl-Si の堆積を
続けると、図1(c) の状態を経て、図1(d) に示すよう
に、AlもしくはAl-Si 膜は薄膜91の最上部のレベル
にまで成長する。選択堆積した膜は単結晶である。
When the deposition of Al or Al-Si is continued under the above conditions, the Al or Al-Si film passes through the state shown in FIG. 1C, and as shown in FIG. Grow to the level. The selectively deposited film is a single crystal.

【0101】ここで、DMAHとSi2H6 の供給を停止し、A
lもしくはAl-Si の堆積を停止させる。ここで上述し
たガスを導入し加熱された非電子供与性の表面に表面反
応を起こす「表面改質工程」を行なった後、再度DMAHと
Si2H6 を供給し、図1(f) のような形状にAlもしくは
Al-Si の堆積を行なう。
Here, the supply of DMAH and Si 2 H 6 is stopped, and A
Stop the deposition of 1 or Al-Si. Here, after performing the `` surface modification step '' in which the above-mentioned gas is introduced and a surface reaction is caused on the heated non-electron donating surface, DMAH is again formed.
By supplying Si 2 H 6 , Al or Al—Si is deposited in a shape as shown in FIG.

【0102】基体温度としては、Alを含む原料ガスの
分解温度以上、かつ450 ℃以下が望ましいことは前述し
た通りであるが、具体的には基体温度200 〜450 ℃が望
ましく、この条件で堆積を行った場合、反応容器内圧力
が10-3〜760torr,DMAH分圧が反応容器内圧力の1.5 ×10
-5〜1.3 ×10-3倍のとき堆積速度は100 Å/分〜800Å
/分と非常に大きく、超LSI 用Al-Si 堆積技術として
十分大きい堆積速度が得られる。
As described above, the substrate temperature is desirably not lower than the decomposition temperature of the raw material gas containing Al and not higher than 450 ° C. As described above, specifically, the substrate temperature is desirably 200 to 450 ° C. Is performed, the pressure in the reaction vessel is 10 -3 to 760 torr, and the partial pressure of DMAH is 1.5 × 10 of the pressure in the reaction vessel.
When -5 to 1.3 × 10 -3 times, the deposition rate is 100 l / min to 800 l
/ Min, which is a sufficiently high deposition rate for Al-Si deposition technology for VLSI.

【0103】さらに好ましくは基体温度270 ℃〜350 ℃
であり、この条件で堆積したAl-Si 膜は配向性も強
く、かつ450 ℃,1hour の熱処理を行ってもSi単結晶も
しくはSi多結晶基体上のAl-Si 膜にはヒロック,スパ
イクの発生もない良質のAl-Si 膜となる。また、この
ようなAl-Si 膜はエレクトロマイグレーション耐性に
優れている。
More preferably, the substrate temperature is from 270 ° C. to 350 ° C.
The Al-Si film deposited under these conditions has a strong orientation, and hillocks and spikes are generated on the Al-Si film on Si single crystal or Si polycrystal substrate even after heat treatment at 450 ° C for 1 hour. And a good quality Al-Si film. Further, such an Al-Si film is excellent in electromigration resistance.

【0104】ここでの表面改質工程としては、換言すれ
ば TiCl4 ,Si2H6,SiH4, SiCl4,SiHCl3, SiH2Cl2 等のガ
スを供給して、非電子供与性表面に、電子供与性である
Ti,Si 等の極薄膜もしくは核を形成することでもある。
上記 TiCl4,Si2H6,SiH4,SiCl 4,SiHCl3, SiH2Cl2 をAl
もしくはAl-Si 堆積時と同じ基体温度で、10-4〜1tor
r の分圧で、供給すると、非電子供与性表面が、実効的
に電子供与性表面となり、図1(e) のような堆積が可能
である。非電子供与性表面に、電子供与性である金属極
薄膜形成してもよい。
In this case, the surface modification step is, in other words,
If TiClFour , SiTwoH6, SiHFour, SiClFour, SiHClThree, SiHTwoClTwo Etc.
To provide a non-electron donating surface with an electron donating
It is also to form an ultra-thin film or nucleus of Ti, Si, etc.
TiCl aboveFour, SiTwoH6, SiHFour, SiCl Four, SiHClThree, SiHTwoClTwo To Al
Alternatively, at the same substrate temperature as when Al-Si was deposited,-Four~ 1tor
When supplied at a partial pressure of r, the non-electron donating surface
Becomes an electron-donating surface and can be deposited as shown in Fig. 1 (e).
It is. Electron donating metal electrode on non-electron donating surface
A thin film may be formed.

【0105】図1に示す装置では、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。
略800 Å/分の堆積速度は得られるが、多数枚の堆積を
短時間で行うことを望むには改善すべき点が存在し得
る。
In the apparatus shown in FIG. 1, Al--Si can be deposited on only one substrate in one deposition.
Although a deposition rate of approximately 800 l / min can be obtained, there may be points to be improved if a large number of sheets are to be deposited in a short time.

【0106】この点を改善する堆積膜形成装置として
は、多数枚のウェハを同時に装填してAl-Si を堆積す
ることのできる減圧CVD 装置がある。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および表面改
質された非電子供与性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DMAHとH2およびSi2H6 等のSi原料ガスとを添加する
ことにより、純AlもしくはSiを0.5 〜2.0 %を含むA
l-Si を堆積させることができる。
As a deposition film forming apparatus for improving this point, there is a low pressure CVD apparatus capable of simultaneously loading a large number of wafers and depositing Al-Si. Al according to the invention
-Si deposition uses surface reactions on a heated electron-donating substrate surface and a surface-modified non-electron-donating surface,
By only substrate of adding the Si source gas DMAH and such as H 2 and Si 2 H 6 as long as the hot wall type low pressure CVD method to be heated, including 0.5 to 2.0% of pure Al or Si A
l-Si can be deposited.

【0107】反応管圧力は0.05〜760Torr ,望ましくは
0.1 〜0.8Torr 、基体温度は160 ℃〜450 ℃,望ましく
は200 ℃〜400 ℃、DMAH分圧は反応管内圧力の1×10-5
倍〜1.3 ×10-3倍、Si2H6 分圧は反応管内圧力の1×10
-7〜1×10-4倍の範囲であり、AlもしくはAl-Si が
堆積する。表面改質として、TiCl2 ,Si2H6,SiH4, SiC
l4, SiHCl3,SiCl2 H2 を用いる場合、減圧CVD 装置を用
い、多数枚ウェハに同時に堆積可能である。
The pressure in the reaction tube is 0.05 to 760 Torr, preferably
0.1 to 0.8 Torr, the substrate temperature is 160 to 450 ° C., preferably 200 to 400 ° C., and the partial pressure of DMAH is 1 × 10 −5 of the pressure in the reaction tube.
× 1.3 × 10 -3 times, the partial pressure of Si 2 H 6 is 1 × 10
The range is -7 to 1 × 10 -4 times, and Al or Al-Si is deposited. TiCl 2 , Si 2 H 6 , SiH 4 , SiC
When l 4 , SiHCl 3 , and SiCl 2 H 2 are used, a large number of wafers can be simultaneously deposited using a low-pressure CVD apparatus.

【0108】図3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.

【0109】57はAlもしくは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。
Reference numeral 57 denotes a base for forming an Al or Al-Si film. 50 is an outer reaction tube made of quartz which forms a space for forming a deposited film substantially closed with respect to the surroundings, 51
Is a quartz inner reaction tube installed to separate the gas flow in the outer reaction tube 50, 54 is a metal flange for opening and closing the opening of the outer reaction tube 50, and the base 57 is an inner It is installed in a substrate holder 56 provided inside the reaction tube 51. Note that the base holder 56 is desirably made of quartz.

【0110】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 substrate 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.

【0111】また、原料ガスは、図2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
ス導入ライン52より反応管50内部に導入される。原料ガ
スは、図3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 has a first gas system, a second gas system, a third gas system and a mixer (all not shown), as in the apparatus shown in FIG. The gas is introduced into the reaction tube 50 from the source gas introduction line 52. The raw material gas reacts on the surface of the substrate 57 when passing through the inside of the inner reaction tube 51 as shown by an arrow 58 in FIG. 3, and deposits Al-Si on the surface of the substrate. The gas after the reaction passes through a gap formed by the inner reaction tube 51 and the outer reaction tube 50, and is exhausted from the gas exhaust port 53.

【0112】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、所定の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 together with the base holder 56 and the base 57 by an elevator (not shown), and is moved to a predetermined position to mount and remove the base.

【0113】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 to form a deposited film under the above-described conditions, a high-quality Al-Si film can be simultaneously formed on all wafers in the apparatus.

【0114】表面改質工程には、図4に示す堆積膜形成
装置を用いてプラズマ等の荷電粒子を用いる方法もあ
る。
In the surface modification step, there is also a method using charged particles such as plasma using the deposited film forming apparatus shown in FIG.

【0115】図4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である。図2と異なるのはプラズマ
生成手段として、電極16が設けられている点である。
FIG. 4 is a schematic view showing an example of a deposited film forming apparatus to which the present invention can be applied. 2 in that an electrode 16 is provided as plasma generating means.

【0116】電極16は、表面改質を行うために、プラズ
マを発生させる時に用いる。電極16に略13.6MHz の高周
波電力を電源14より印加してプラズマを生成する。
The electrode 16 is used when generating plasma for performing surface modification. A high frequency power of about 13.6 MHz is applied to the electrode 16 from the power supply 14 to generate plasma.

【0117】プラズマを用いる場合は、ArもしくはH2
ラズマを用いることができ、水素イオン,水素ラジカル
等の反応性粒子の存在するH2プラズマの方が好ましい。
反応管圧力は、0.1 〜5Torr,プラズマ電力は0.1 〜1W/c
m3で表面改質が可能である。望ましくは0.2-0.5W/cm3
ある。
[0117] When using a plasma can be used Ar or H 2 plasma, hydrogen ions, is more of an existing H 2 plasma reactive particles such as hydrogen radicals preferred.
Reaction tube pressure is 0.1 to 5 Torr, plasma power is 0.1 to 1 W / c
it is possible to surface modification in m 3. Desirably, it is 0.2-0.5 W / cm 3 .

【0118】上記 TiCl4 ,Si2H6,SiH4, SiCl4,SiHCl3,
SiH2Cl2 をAlもしくはAl-Si 堆積時と同じ基体温度
で、10-4〜1Torr の分圧で、供給すると、非電子供与性
表面が、実効的に電子供与性表面となり、図1(e) のよ
うな堆積が可能である。
The above TiCl 4 , Si 2 H 6 , SiH 4 , SiCl 4 , SiHCl 3 ,
When SiH 2 Cl 2 is supplied at the same substrate temperature as that of Al or Al-Si deposition at a partial pressure of 10 -4 to 1 Torr, the non-electron donating surface effectively becomes an electron donating surface, and FIG. The deposition as shown in e) is possible.

【0119】非電子供与性表面に、電子供与性である金
属の極薄膜形成として、DMAH+H2を用いて炭素が混入し
てしまうが、基体温度を瞬時に450 ℃以上の温度に上昇
させる方法も可能である。
As a very thin film of a metal having an electron donating property, carbon is mixed into the non-electron donating surface by using DMAH + H 2 , but a method of instantaneously increasing the substrate temperature to 450 ° C. or more is also available. It is possible.

【0120】図5は表面改質工程時のみ基体温度を450
℃〜550 ℃に例えば100 ℃/分以上の温度上昇が得られ
るような瞬時加熱をして、DMAHとH2を供給して、Al-C
極薄膜または核を形成することのできる装置の模式図で
ある。図4と同一機能を有する部分は同一番号を付して
いる。21は光透過窓で、石英製ガラスである。22は、瞬
時加熱用ランプである。Xeランプ,Hg-Xeランプ,Wラン
プを用いている。レーザ等を用いても良いが、均一に瞬
時加熱するためにはランプの方が好ましい。
FIG. 5 shows that the substrate temperature was set to 450 only during the surface modification step.
Instantaneous heating such that a temperature rise of, for example, 100 ° C./min or more is obtained from 100 ° C. to 550 ° C., DMAH and H 2 are supplied, and Al-C
FIG. 2 is a schematic view of an apparatus capable of forming an extremely thin film or a nucleus. Portions having the same functions as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals. Reference numeral 21 denotes a light transmission window, which is made of quartz glass. 22 is an instant heating lamp. Xe lamp, Hg-Xe lamp and W lamp are used. Although a laser or the like may be used, a lamp is preferable for uniform instantaneous heating.

【0121】基体の搬送は、紙面に垂直方向から行う
(搬送室は図示せず)。
The transfer of the substrate is performed in a direction perpendicular to the plane of the drawing (the transfer chamber is not shown).

【0122】表面改質工程において、プラズマを用いて
DMAH分子もしくはH2分子を電子供与性分子へ励起分解し
て、非電子供与性基体表面上へAlもしくはAl-Si の
核もしくは極薄層を形成する方法もある。図6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であ
る。
In the surface modification step, using plasma
There is also a method in which a DMAH molecule or an H 2 molecule is excitedly decomposed into electron donating molecules to form a nucleus or an extremely thin layer of Al or Al—Si on the surface of a non-electron donating substrate. FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of a deposited film forming apparatus to which the present invention can be applied.

【0123】図4と異なるのは、プラズマ発生電極とし
て励起電極16の他に接地電極16′および16″が設けられ
ている点である。表面改質工程時に、電極16に略13.56M
Hzの高周波電力を印加してプラズマを生成する。励起電
極16が接地電極16′および16″ではさまれているので励
起電極16からの電気力線は、接地電極16および16′に終
端し、従ってプラズマは基体1に接しない。電子供与性
表面と非電子供与性表面を有する基体上の電子供与性表
面上に選択的にAlもしくはAl-Si を堆積した後、DM
AHとH2もしくはDMAHとH2とSi2H6 を供給したままでプラ
ズマを発生させる。プラズマ中でDMAHは、励起・分解さ
れ電子供与性分子となり、非電子供与性表面上へAlも
しくはAl-Si 核もしくは極薄膜を形成する。Al核形
成後、プラズマを停止して堆積を継続する。
4 is different from FIG. 4 in that ground electrodes 16 'and 16 "are provided in addition to the excitation electrode 16 as a plasma generation electrode.
A high frequency power of Hz is applied to generate plasma. Since the excitation electrode 16 is sandwiched between the ground electrodes 16 'and 16 ", the lines of electric force from the excitation electrode 16 terminate at the ground electrodes 16 and 16', so that the plasma does not contact the substrate 1. The electron donating surface After selectively depositing Al or Al-Si on the electron donating surface on a substrate having a non-electron donating surface and DM
Plasma is generated while AH and H 2 or DMAH, H 2 and Si 2 H 6 are supplied. In plasma, DMAH is excited and decomposed into electron donating molecules, and forms Al or Al-Si nuclei or ultrathin films on non-electron donating surfaces. After the formation of the Al nucleus, the plasma is stopped and the deposition is continued.

【0124】Al堆積時のDMAHの分圧は、反応ガスH2
対して大きくても5×10-3程度であるのでプラズマの性
質はH2プラズマの性質に酷似する。プラズマ電力が大き
いとDMAHは必要以上に励起・分解され、表面改質工程に
おいて形成されるAlもしくはAl-Si に炭素が混入し
てしまう。またプラズマ電力が小さすぎると、DMAHは励
起・分解されないのでAlもしくはAl-Si の核もしく
は極薄膜が形成されない。キャリアガスにArを用いた場
合は、表面改質工程において形成されるAlもしくはA
l-Si の核、もくしくは極薄膜中に炭素が混入するの
で、キャリアガスにはH2を用いる方が望ましい。表面改
質時の反応管圧力は、0.1 〜5torr、印加プラズマ電力
は、図6の装置では、0.02〜0.4W/cm-3 、表面改質時間
は、10sec以上である。
Since the partial pressure of DMAH at the time of depositing Al is at most about 5 × 10 −3 with respect to the reaction gas H 2 , the properties of the plasma are very similar to those of the H 2 plasma. If the plasma power is large, DMAH is excited and decomposed more than necessary, and carbon is mixed into Al or Al-Si formed in the surface modification step. If the plasma power is too small, DMAH is not excited and decomposed, so that a nucleus or an ultrathin film of Al or Al-Si is not formed. When Ar is used as the carrier gas, Al or A formed in the surface modification step is used.
Since carbon is mixed into the nucleus of l-Si or the ultra-thin film, it is preferable to use H 2 as the carrier gas. During the surface modification, the reaction tube pressure is 0.1 to 5 torr, the applied plasma power is 0.02 to 0.4 W / cm -3 in the apparatus shown in FIG. 6, and the surface modification time is 10 sec or more.

【0125】印加プラズマ電力が略0.02W/cm-3以下では
AlもしくはAl-Si 核もしくは極薄膜が形成されず表
面改質はできなかった。表面改質のためのプラズマ電力
は、望ましくは0.02〜0.06w/cm-3である。非電子供与性
表面を改質した後、電子供与性表面および非電子供与性
表面の上に、非選択的にAlを堆積する。この時、選択
的に堆積したAlもしくはAl-Si と非選択的に堆積さ
れたAlもしくはAl-Si 界面に炭素は検出されなかっ
た。
When the applied plasma power was about 0.02 W / cm -3 or less, no Al or Al-Si nucleus or an extremely thin film was formed, and no surface modification was possible. The plasma power for surface modification is desirably 0.02 to 0.06 w / cm- 3 . After modifying the non-electron donating surface, Al is non-selectively deposited on the electron donating surface and the non-electron donating surface. At this time, no carbon was detected at the interface between the selectively deposited Al or Al-Si and the non-selectively deposited Al or Al-Si interface.

【0126】表面改質工程の後、プラズマを停止するこ
となく堆積を継続しても差し支えない。プラズマを印加
したまま堆積したAlもしくはAl-Si 膜質は、プラズ
マの印加無しで堆積した膜とほぼ同種類であった。ただ
し、表面平坦性においてやや劣るので、プラズマの印加
は、表面改質時のみにした方が望ましい。また、表面改
質時に印加するプラズマ電力密度は、一般のプラズマCV
D やリアクティブイオンエッチングなどで用いられてい
るプラズマ電力より小さく、反応管表面への堆積物はほ
とんど生じない。
After the surface modification step, the deposition may be continued without stopping the plasma. The quality of the Al or Al-Si film deposited with the plasma applied was almost the same as the film deposited without the application of the plasma. However, since the surface flatness is slightly inferior, it is desirable to apply the plasma only during the surface modification. In addition, the plasma power density applied during surface modification is
It is smaller than the plasma power used for D and reactive ion etching, and hardly deposits on the reaction tube surface.

【0127】図6の装置では、プラズマ発生に13.56MHz
の高周波電源を用いたが、直流もしくは商用周波数もし
くはマイクロ波(例えば2.45GHz )の放電を用いても良
い。
In the apparatus shown in FIG. 6, 13.56 MHz is used for plasma generation.
Although a high-frequency power supply of the type described above was used, a discharge of a direct current or a commercial frequency or a microwave (for example, 2.45 GHz) may be used.

【0128】しかしながら、直流放電は、反応室内に電
極を設けなければならない欠点がある。マイクロ波を用
いる場合は、導波管が必要なため、外部電極を設けるだ
けでよい13.56MHzの場合より装置構成が複雑になる。
However, DC discharge has a disadvantage that an electrode must be provided in the reaction chamber. In the case of using a microwave, a waveguide is required, so that the device configuration becomes more complicated than in the case of 13.56 MHz in which only an external electrode is required.

【0129】さらに、マイクロ波プラズマは、電子温度
もしくは電子密度が大きくなり、アルキルアルミニウム
ハイドライドの分解を促進しやすく、最適な表面改質条
件の範囲が狭くなる欠点がある。
Further, microwave plasma has the disadvantage that the electron temperature or electron density increases, the decomposition of alkyl aluminum hydride is easily promoted, and the range of optimal surface modification conditions is narrowed.

【0130】本発明にもとづくAlもしくはAl-Si 成
膜法によって得られた膜は緻密であり、炭素等の不純物
含有量もきわめて少なく抵抗率もバルク並であり、かつ
表面平坦度の高い特性を有する。そして、 熱処理時のヒロック発生の減少 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 表面平滑性向上による配線パターニング性の改善 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 等顕著な効果を有している。
The film obtained by the Al or Al-Si film forming method according to the present invention is dense, has an extremely low content of impurities such as carbon, has a resistivity comparable to that of bulk, and has a high surface flatness. Have. Reduction of hillocks during heat treatment Improvement of electromigration resistance Reduction of alloy pits in contact area Improvement of wiring patterning property by improvement of surface smoothness Improvement of resistance in via hole and contact resistance Lower temperature of heat treatment during wiring process It has a great effect.

【0131】本発明で示される方法によれば、電子供与
性材料と非電子供与性材料が混在しμm オーダ,サブミ
クロンオーダの凹凸のある基体上でもまず凹部に選択的
に堆積膜を形成し、その後同一成膜装置内で、基体上全
面に均一なAl膜を形成することができる。
According to the method shown in the present invention, an electron-donating material and a non-electron-donating material are mixed and a deposited film is first selectively formed in a concave portion even on a substrate having irregularities of the order of μm or submicron. Thereafter, a uniform Al film can be formed on the entire surface of the substrate in the same film forming apparatus.

【0132】超LSI の多層配線形成工程においては、凹
凸部の金属薄膜の膜厚減少が、配線形成工程の信頼性を
低下させているが、本発明によるAl膜もしくはAl-S
i 膜堆積法によれば、凹凸部での膜圧減少等がなく、信
頼性の高いAl,Al-Si膜を形成できる。
In the process of forming the multilayer wiring of the VLSI, the reduction in the thickness of the metal thin film in the uneven portion lowers the reliability of the wiring forming process.
According to the i-film deposition method, a highly reliable Al, Al-Si film can be formed without a decrease in film pressure or the like in the uneven portion.

【0133】従来法のスパッタ法では、凹凸部への均一
な成膜が困難であるため、絶縁膜の開孔断面部に例えば
高温熱処理によるリフローなどの手法により傾斜をつけ
るなどの工程を必要としていた。しかし、開孔部への傾
斜を設けることは不要な面積を要することになり、微細
化技術に相互する工程である。
In the conventional sputtering method, it is difficult to form a uniform film on the uneven portion. Therefore, it is necessary to provide a step of inclining the cross-section of the opening of the insulating film by a method such as reflow by high-temperature heat treatment. Was. However, providing an inclination to the opening requires an unnecessary area, and is a step that is compatible with the miniaturization technology.

【0134】本発明によれば、断面が垂直なビアホール
にAl,Al-Siを埋め込みかつ、その後形成されるAl膜
は平坦性に優れているので、微細化された超LSI の配線
金属堆積法として理想的である。
According to the present invention, Al, Al-Si is buried in a via hole having a vertical cross section, and the Al film formed thereafter is excellent in flatness. As ideal as.

【0135】(実施例1)Al成膜の手順は次の通りで
ある。
(Example 1) The procedure for forming an Al film is as follows.

【0136】図2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, even if the degree of vacuum in the reaction tube 2 is lower than 1 × 10 −8 Torr, Al is deposited.

【0137】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. Transfer chamber is approximately 1 × 10
After evacuating to −6 Torr, the gate valve 13 is opened and the wafer is mounted on the wafer holder 3.

【0138】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 degree of vacuum in the reaction chamber 2 is approximately 1 × 10
Exhaust to -8 Torr.

【0139】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用である。
In this embodiment, DMAH is supplied from the first gas line. Carrier gas DMAH line with H 2. The second gas line is used for H 2.

【0140】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DM
AHを反応管内へ導入する。全圧は略々1.5 Torr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。
H 2 is supplied from the second gas line, and the opening of the slow leak valve 8 is adjusted to set the pressure in the reaction tube 2 to a predetermined value. Typical pressure in this embodiment is approximately 1.5 Torr
And Thereafter, the heater 4 is energized to heat the wafer. After the wafer temperature reaches the specified temperature, DMH
AH is introduced into the reaction tube. The total pressure is about 1.5 Torr,
The DMAH partial pressure is approximately 1.5 × 10 −4 Torr. DMAH to reaction tube 2
, Al is deposited.

【0141】所定の堆積時間が経過した後、DMAHの供給
を一端停止する。この過程で堆積されるAl膜を第1A
l膜とする。所定の堆積時間とは、Si上のAl膜の厚さ
が、SiO2の膜厚と等しくなるまでの時間である。
After a predetermined deposition time has elapsed, the supply of DMAH is temporarily stopped. The Al film deposited in this process is 1A
1 film. The predetermined deposition time is a time until the thickness of the Al film on Si becomes equal to the thickness of SiO 2 .

【0142】基体温度を一定に保ったまま、第3のガス
ラインから TiCl4を反応容器2へ導入する。 TiCl4を導
入する時間は略10分である。 TiCl4を導入する工程が表
面改質工程である。 TiCl4の供給を停止し、再度、DMAH
を供給する。DMAHの供給により、Alが既に堆積したA
l膜上およびSiO2膜上に堆積する。所定の堆積時間が経
過した後、DMAHの供給を停止する。この過程で堆積する
Al膜を第2Al膜とする。
With the substrate temperature kept constant, TiCl 4 is introduced into the reaction vessel 2 from the third gas line. The time to introduce TiCl 4 is about 10 minutes. The step of introducing TiCl 4 is the surface modification step. Stop the supply of TiCl 4 and, again, DMAH
Supply. Al already deposited by DMAH supply
1 and on the SiO 2 film. After a predetermined deposition time has elapsed, the supply of DMAH is stopped. The Al film deposited in this process is referred to as a second Al film.

【0143】上記試料で160 ℃−450 ℃の温度範囲にお
いて、第1Al膜堆積工程では、SiO2上にはAlは堆積
せず、Siが露出した部分のみにSiO2と同じ膜厚のAlが
堆積し、第2Al膜堆積工程では、第1Al膜およびSi
O2上にほぼ同じ堆積速度でAlが堆積する。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
止め反応容器内を排気した後、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。
[0143] In the temperature range of 160 ° C. -450 ° C. in the sample, in the first 1Al film deposition process, on the SiO 2 Al is not deposited, the Al of the same thickness as SiO 2 only the portion Si is exposed In the second Al film deposition step, the first Al film and the Si
Al is deposited on O 2 at substantially the same deposition rate. 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 vessel is evacuated, the wafer is transferred to a transfer chamber, and only the transfer chamber is set to atmospheric pressure, and then the wafer is taken out. The above is the outline of the Al film forming procedure.

【0144】次に本実施例における試料作製を説明す
る。
Next, the preparation of a sample in this embodiment will be described.

【0145】[0145]

【外1】 [Outside 1]

【0146】膜厚は7000ű500 Åであり、屈折率は1.
46であった。このSi基体全面にホトレジストを塗布し、
露光機により所望のパターンを焼きつける。パターンは
0.25μm ×0.25μm 〜100 μm ×100 μm の各種の孔が
開孔する様なものである。ホトレジストを現像後反応性
イオンエッチング(RIE) 等でホトレジストをマスクとし
て下地のSiO2をエッチングし、部分的に基体Siを露出さ
せた。このようにして0.25μm ×0.25μm 〜100 μm ×
100 μm の各種の大きさのSiO2の孔を有する試料を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Alを
堆積させた。
The film thickness is 7000 ° ± 500 ° and the refractive index is 1.
46. A photoresist is applied to the entire surface of the Si substrate,
A desired pattern is printed by an exposure machine. The pattern is
Various pores of 0.25 μm × 0.25 μm to 100 μm × 100 μm are formed. After developing the photoresist, the underlying SiO 2 was etched by reactive ion etching (RIE) using the photoresist as a mask, thereby partially exposing the substrate Si. In this way, 0.25 μm × 0.25 μm to 100 μm ×
Samples with 100 μm SiO 2 pores of various sizes
The samples were prepared, the substrate temperature was set in 13 ways, and Al was deposited on 10 samples at each substrate temperature according to the above-described procedure.

【0147】第1Al膜堆積工程,表面改質工程,第2
Al膜堆積工程の各条件は、以下の通りである。
The first Al film deposition step, the surface modification step, the second
The conditions of the Al film deposition step are as follows.

【0148】第1Al膜堆積工程時、 全圧力 1.5 Torr DMAH分圧 1.5×10-4Torr 表面改質工程時、 TiCl4分圧 0.1Torr 第2Al膜堆積工程時、 全圧 1.5 Torr DMAH分圧 1.5 ×10-4Torrである。At the time of the first Al film deposition step, the total pressure is 1.5 Torr DMAH partial pressure 1.5 × 10 -4 Torr At the time of the surface modification step, the TiCl 4 partial pressure is 0.1 Torr At the time of the second Al film deposition step, the total pressure is 1.5 Torr DMAH partial pressure 1.5 × 10 -4 Torr.

【0149】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。その結果を図7
に示す。
Al deposited by changing the substrate temperature to 13 levels
The films were evaluated using various evaluation methods. The result is shown in FIG.
Shown in

【0150】上記試料で、160 ℃〜450 ℃の温度範囲に
おいて、第1のAl堆積工程でAlをSi露出部のみにSi
O2と同じ厚さで選択的に堆積した。この膜は単結晶であ
った。さらに第2のAl堆積工程で、SiO2表面上および
第1の堆積工程で堆積したAl膜の両方に同一堆積速度
でAlが堆積した。
In the above sample, in the temperature range of 160 ° C. to 450 ° C., in the first Al deposition step, Al was deposited only on the exposed portion of Si.
And selectively deposited in the same thickness as the O 2. This film was a single crystal. Further, in the second Al deposition step, Al was deposited at the same deposition rate on both the SiO 2 surface and the Al film deposited in the first deposition step.

【0151】Si上に選択したAl膜と表面改質工程後Si
O2上に堆積したAl膜も抵抗率,反射率,熱処理工程後
のヒロック発生密度等の膜質は差異がなかった。
The Al film selected on Si and Si after the surface modification step
The Al film deposited on O 2 did not differ in film quality such as resistivity, reflectance, and hillock generation density after the heat treatment step.

【0152】また、第1Al膜と第2Al膜の界面での
抵抗増大は生じなかった。
Further, no increase in resistance occurred at the interface between the first Al film and the second Al film.

【0153】表面改質工程の TiCl4分圧を、0.05〜0.5
Torrに変化させても堆積速度,Al膜の膜質に差異は生
じなかった。
The partial pressure of TiCl 4 in the surface modification step was set to 0.05 to 0.5.
Even when the pressure was changed to Torr, there was no difference between the deposition rate and the film quality of the Al film.

【0154】(実施例2)実施例1と同一手順で、表面
改質工程時に、 TiCl4ではなく、Si2H6 を、分圧0.1 〜
50Torrで導入し、Al膜を堆積した。
(Example 2) In the same procedure as in Example 1, at the time of the surface modification step, instead of TiCl 4 , Si 2 H 6 was applied at a partial pressure of 0.1-0.1.
Introduced at 50 Torr, an Al film was deposited.

【0155】第1のAl堆積工程で、Si露出部のみに、
SiO2と同じ厚さのAl膜が選択的に堆積し、表面改質工
程時の基体温度が200 ℃〜450 ℃、Si2H6 分圧0.1 〜50
Torrである時、第2のAl堆積工程でSiO2上および第1
のAl膜上の両方に同一堆積速度でAlが堆積した。
In the first Al deposition step, only the exposed Si
An Al film having the same thickness as SiO 2 is selectively deposited, the substrate temperature during the surface modification step is 200 ° C. to 450 ° C., and the partial pressure of Si 2 H 6 is 0.1 to 50.
At Torr, a second Al deposition step is performed on SiO 2 and the first
Al was deposited at the same deposition rate on both Al films.

【0156】堆積したAl膜の膜質は、実施例1の場合
と同様良好であった。
The film quality of the deposited Al film was as good as in Example 1.

【0157】(実施例3)実施例1と同一手順で、表面
改質工程時に、 TiCl4ではなく、 SiCl4, もしくはSiHC
l3もしくは SiH2Cl2を分圧0.1 〜50Torrで導入し、Al
膜を堆積した。
(Example 3) In the same procedure as in Example 1, at the time of the surface modification step, instead of TiCl 4 , instead of SiCl 4 or SiHC,
l 3 or SiH 2 Cl 2 is introduced at a partial pressure of 0.1 to 50 Torr, and Al
The film was deposited.

【0158】第1のAl堆積工程でSi露出部のみにSiO2
と同じ厚さのAl膜が選択的に堆積し、表面改質工程時
の基体温度が200 ℃〜450 ℃ SiCl4, もしくはSiHCl3
しくは SiH2Cl2の分圧0.1 〜50Torrである時、第2のA
l堆積工程でSiO2上および第1のAl膜上の両方に同一
堆積速度でAlが堆積した。
In the first Al deposition step, only SiO 2
When the Al film having the same thickness as the above is selectively deposited and the substrate temperature during the surface modification step is 200 ° C. to 450 ° C., the partial pressure of SiCl 4 , or SiHCl 3 or SiH 2 Cl 2 is 0.1 to 50 Torr, A of 2
In the 1 deposition step, Al was deposited on both the SiO 2 and the first Al film at the same deposition rate.

【0159】堆積したAl膜の膜質は、実施例1の場合
と同様良好であった。
The quality of the deposited Al film was as good as in Example 1.

【0160】(実施例4)実施例1,実施例2,実施例
3において、DMAHラインのキャリアガスをH2ではなくAr
を用いて、実施例1,実施例2,実施例3と同じ手順で
SiO2薄膜をパターニングしたSi基体上にAlを堆積し
た。基体の製作法は、実施例1と同様である。堆積した
Al膜は、全て実施例1,実施例2,実施例3と同様の
結果が得られた。
[0160] (Example 4) Example 1, Example 2, Example 3, instead of H 2 carrier gas DMAH line Ar
Using the same procedure as in Example 1, Example 2, and Example 3.
Al was deposited on the Si substrate on which the SiO 2 thin film was patterned. The method of manufacturing the base is the same as that of the first embodiment. The same results as in Examples 1, 2 and 3 were obtained for all the deposited Al films.

【0161】(実施例5)図3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(サンプル5-1 〜
5-179)にAl膜を形成した。
(Example 5) A substrate (samples 5-1 to 5-1) having the following structure was formed by using the low pressure CVD apparatus shown in FIG.
5-179), an Al film was formed.

【0162】サンプル5-1 の準備 電子供与性である第1の基体表面材料としての単結晶シ
リコンの上に、非電子供与性である第2の基体表面材料
としての熱酸化SiO2膜を形成し、実施例1に示したよう
なフォトリソグラフィー工程によりパターニングを行
い、単結晶シリコン表面を部分的に露出させた。
Preparation of Sample 5-1 A thermally oxidized SiO 2 film as a non-electron-donating second substrate surface material was formed on single-crystal silicon as an electron-donating first substrate surface material. Then, patterning was performed by a photolithography process as shown in Example 1 to partially expose the single crystal silicon surface.

【0163】この時の熱酸化SiO2膜の膜厚は7000Å、単
結晶シリコンの露出部即ち開口の大きさは3μm ×3μ
m であった。このようにしてサンプル5-1 を準備した
(以下このようなサンプルを“熱酸化SiO2(以下T-SiO2
と略す)/単結晶シリコン”と表記することとする)。
At this time, the thickness of the thermally oxidized SiO 2 film was 7000 °, and the size of the exposed portion of single crystal silicon, that is, the opening was 3 μm × 3 μm.
m. Thus, sample 5-1 was prepared (hereinafter, such a sample was referred to as “thermally oxidized SiO 2 (hereinafter, T-SiO 2)).
Abbreviation) / single-crystal silicon ”).

【0164】サンプル5-2 〜5-179 の準備 サンプル5-2 は常圧CVD によって成膜した酸化膜(以下
SiO2と略す)/単結晶シリコン サンプル5-3 は常圧CVD によって成膜したボロンドープ
の酸化膜(以下BSG と略す)/単結晶シリコン、サンプ
ル5-4 は常圧CVD によって成膜したリンドープの酸化膜
(以下PSG と略す)/単結晶シリコン、サンプル5-5 は
常圧CVD によって成膜したリンおよびボロンドープの酸
化膜(以下BSPGと略す)/単結晶シリコン、サンプル5-
6 はプラズマCVD によって成膜した窒化膜(以下P-SiN
と略す)/単結晶シリコン、サンプル5-7 は熱窒化膜
(以下T-SiN と略す)/単結晶シリコン、サンプル5-8
は減圧DCVDによって成膜した窒化膜(以下LP-SiNと略
す)/単結晶シリコン、サンプル5-9 はECR 装置によっ
て成膜した窒化膜(以下ECR-SiN と略す)/単結晶シリ
コンである。さらに電子供与性である第1の基体表面材
料と非電子供与性である第2の基体表面材料の組み合わ
せにより表1,表2,表3に示したサンプル5-11〜5-17
9 を作成した。表1,表2,表3において第1の基体表
面材料として単結晶シリコン(単結晶Si) ,多結晶シリ
コン(多結晶Si),非晶質シリコン(非晶質Si),タングス
テン(W),モリブデン(Mo), タンタル(Ta), タングステン
シリサイド(WSi),チタンシリサイド(TiSi), アルミニウ
ム(Al), アルミニウムシリコン(Al-Si),チタンアルミニ
ウム(Al-Ti),チタンナイトライド(Ti-N), 銅(Cu),
アルミニウムシリコン銅(Al−Si−Cu), アル
ミニウムパラジウム(Al-Pd),チタン(Ti), モリブデンシ
リサイド(Mo-Si) 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減圧CVD 装置に入れ、同一バッ
ヂ内でAl膜を成膜した。
Preparation of Samples 5-2 to 5-179 Sample 5-2 is an oxide film formed by normal pressure CVD (hereinafter referred to as an oxide film).
Abbreviated as SiO 2) / monocrystalline silicon samples 5-3 abbreviated as oxide film (hereinafter BSG boron doped was deposited by atmospheric pressure CVD) / monocrystalline silicon, Sample 5-4 a phosphorus-doped was formed by normal pressure CVD Oxide film (hereinafter abbreviated as PSG) / single-crystal silicon, sample 5-5 is phosphorus- and boron-doped oxide film (hereinafter abbreviated as BSPG) / single-crystal silicon, sample 5-
6 is a nitride film (P-SiN
Abbreviated) / single-crystal silicon, sample 5-7 is a thermal nitride film (abbreviated as T-SiN) / single-crystal silicon, sample 5-8
Is a nitride film (hereinafter abbreviated as LP-SiN) / single-crystal silicon formed by low-pressure DCVD, and Sample 5-9 is a nitride film (hereinafter abbreviated as ECR-SiN) / single-crystal silicon formed by an ECR apparatus. Further, samples 5-11 to 5-17 shown in Tables 1, 2 and 3 were obtained by combining the first substrate surface material having an electron donating property and the second substrate surface material having a non-electron donating property.
9 was created. In Table 1, Table 2 and Table 3, as the first substrate surface material, single crystal silicon (single crystal Si), polycrystal silicon (polycrystal Si), amorphous silicon (amorphous Si), tungsten (W), Molybdenum (Mo), tantalum (Ta), tungsten silicide (WSi), titanium silicide (TiSi), aluminum (Al), aluminum silicon (Al-Si), titanium aluminum (Al-Ti), titanium nitride (Ti-N ), Copper (Cu),
Aluminum silicon copper (Al-Si-Cu), aluminum palladium (Al-Pd), titanium (Ti), molybdenum silicide (Mo-Si), and tantalum silicide (Ta-Si) were used. These samples were put into a low pressure CVD apparatus, and an Al film was formed in the same batch.

【0165】第1Al膜形成工程時、 反応管圧力 0.3Torr DMAH分圧 3×10-5Torr 基体温度 300 ℃ 表面改質工程時、 TiCl4分圧 0.4Torr 第2Al膜形成工程時、 反応管圧力 0.3Torr DMAH分圧 3×10-5Torr 基体温度 300 ℃ なる条件でAlを堆積した。Reaction tube pressure 0.3 Torr DMAH partial pressure 3 × 10 -5 Torr Substrate temperature 300 ° C. Surface modification step, TiCl 4 partial pressure 0.4 Torr Reaction tube pressure during the first Al film formation step Al was deposited under the condition of a 0.3 Torr DMAH partial pressure of 3 × 10 −5 Torr and a substrate temperature of 300 ° C.

【0166】上記条件で、第1Al膜堆積工程におい
て、非電子供与性表面にAlは堆積せず、電子供与性表
面の露出した部分のみに非電子供与性膜と同じ厚さのA
lが堆積し、表面改質工程後の第2Al膜堆積工程で
は、第1Al膜上および非電子供与性表面にほぼ同一の
堆積速度でAlが堆積した。
Under the above conditions, in the first Al film deposition step, no Al was deposited on the non-electron donating surface, and only the exposed portion of the electron donating surface had the same thickness of A as the non-electron donating film.
1 was deposited, and in the second Al film deposition step after the surface modification step, Al was deposited on the first Al film and on the non-electron donating surface at almost the same deposition rate.

【0167】堆積したAl膜の膜質は、実施例1で示し
た基体温度300 ℃のものと同一の性質を示し、非常に良
好であった。
The film quality of the deposited Al film was the same as that of the substrate temperature of 300 ° C. shown in Example 1, and was very good.

【0168】[0168]

【表1】 [Table 1]

【0169】[0169]

【表2】 [Table 2]

【0170】[0170]

【表3】 [Table 3]

【0171】(実施例6)実施例5と同一の手順で、表
面改質工程時に、 TiCl4ではなく、Si2H6 を分圧0.1 〜
50Torrで導入し、Al膜を堆積した。
(Example 6) In the same procedure as in Example 5, at the time of the surface modification step, instead of TiCl 4 , Si 2 H 6 was applied at a partial pressure of 0.1 to 0.1%.
Introduced at 50 Torr, an Al film was deposited.

【0172】表面改質工程時の基体温度が200 〜400
℃、Si2H6 分圧0.1 〜50Torrである時、第2のAl堆積
工程で、第1のAl膜上および、非電子供与性材料の両
方に同一の堆積速度でAlが堆積した。堆積したAl膜
の膜質は、実施例1の場合と同様、良好であった。
When the substrate temperature during the surface modification step is 200 to 400
In a second Al deposition step, at a temperature of 0 ° C. and a partial pressure of Si 2 H 6 of 0.1 to 50 Torr, Al was deposited at the same deposition rate on both the first Al film and on the non-electron donating material. The film quality of the deposited Al film was good as in the case of Example 1.

【0173】(実施例7)実施例5と同一手順で、表面
改質工程時に、 TiCl4ではなく、 SiCl4, もしくはSiHC
l3もしくは SiH2Cl2を分圧0.1 〜50Torrで導入し、Al
膜を堆積した。
(Embodiment 7) In the same procedure as in Embodiment 5, at the time of the surface modification step, instead of TiCl 4 , instead of SiCl 4 or SiHC,
l 3 or SiH 2 Cl 2 is introduced at a partial pressure of 0.1 to 50 Torr, and Al
The film was deposited.

【0174】第1のAl堆積工程で、電子供与性材料露
出部のみに、非電子供与性材料と同じ厚さのAl膜が選
択的に堆積し、表面改質工程時の基体温度が200 ℃〜45
0 ℃、 SiCl4, もしくはSiHCl3もしくは SiH2Cl2の分圧
0.1 〜50Torrである時、第2のAl堆積工程で非電子供
与性材料上および第1のAl膜上の両方に同一堆積速度
でAlが堆積した。
In the first Al deposition step, an Al film having the same thickness as the non-electron donating material was selectively deposited only on the exposed portion of the electron donating material, and the substrate temperature during the surface modification step was 200 ° C. ~ 45
0 ° C, partial pressure of SiCl 4 , or SiHCl 3 or SiH 2 Cl 2
At 0.1 to 50 Torr, Al was deposited at the same deposition rate both on the non-electron donating material and on the first Al film in the second Al deposition step.

【0175】堆積したAl膜の膜質は、実施例1の場合
と同様非常に良好であった。
The film quality of the deposited Al film was very good as in the case of Example 1.

【0176】(実施例8)実施例1と同一手順で、第1
のAl堆積工程および第2のAl堆積工程においてDMAH
の替りにMMAH2 を用いて、Al堆積を行なった。
(Embodiment 8) In the same procedure as in Embodiment 1, the first
DMAH in the Al deposition process and the second Al deposition process
Al deposition was performed using MMAH 2 instead of Al.

【0177】堆積条件および表面改質工程は以下の通り
である。
The deposition conditions and the surface modification step are as follows.

【0178】第1Al膜形成工程時、 全圧力 1.5Torr DMAH分圧 5×10-4Torr 表面改質工程時、 TiCl4分圧 0.1Torr 第2Al膜形成工程時、 全圧力 1.5Torr DMAH分圧 5×10-4Torr である。[0178] During the 1Al film forming step, when the total pressure 1.5 Torr DMAH partial pressure of 5 × 10 -4 Torr surface modification step, when TiCl 4 partial pressure 0.1Torr first 2Al film forming step, total pressure 1.5 Torr DMAH partial pressure 5 × 10 -4 Torr.

【0179】上記試料で、160 ℃〜400 ℃の温度範囲に
おいて、第1のAl堆積工程でAlをSi露出部のみにSi
O2と同じ厚さで選択的に堆積し、第2のAl堆積工程
で、SiO2表面上および第1の堆積工程で堆積したAl膜
の両方に同一堆積速度でAlが堆積した。
In the above sample, in a temperature range of 160 ° C. to 400 ° C., Al was deposited only on exposed portions of Si in the first Al deposition step.
It was selectively deposited with the same thickness as O 2, and in the second Al deposition step, Al was deposited at the same deposition rate on both the SiO 2 surface and the Al film deposited in the first deposition step.

【0180】表面改質工程に、 TiCl4の替りに、 Si
2H6, もしくは SiCl4もしくはSiHCl3もしくは SiH2Cl2
を0.1 〜50Torrの分圧で供給しても同様の結果であっ
た。
In the surface modification step, instead of TiCl 4 , Si
2 H 6 , or SiCl 4 or SiHCl 3 or SiH 2 Cl 2
Was supplied at a partial pressure of 0.1 to 50 Torr, and the same result was obtained.

【0181】(実施例9)図4の装置を用いて、Al堆
積をおこなった。図4の装置は、図2の装置にプラズマ
発生用電極16とプラズマ発生用電源14を設けたものであ
る。プラズマ発生電極16に電源14から高周波電力を印加
すると、反応管2内にプラズマ15が発生する。
Example 9 Al deposition was performed using the apparatus shown in FIG. The apparatus shown in FIG. 4 is obtained by adding a plasma generating electrode 16 and a plasma generating power supply 14 to the apparatus shown in FIG. When high-frequency power is applied to the plasma generating electrode 16 from the power supply 14, a plasma 15 is generated in the reaction tube 2.

【0182】実施例1と同一の手順で、表面改質工程の
み、 H2 全圧 1.0Torr プラズマ電力 0.3W/cm3 なる条件で表面改質を行ないAl堆積をおこなった。用
いた基体は、実施例1に示したものと同一手順で作製し
たSiO2薄膜をパターニングしたSi基体である。
In the same procedure as in Example 1, only in the surface modification step, the surface was modified under the conditions of a total H 2 pressure of 1.0 Torr and a plasma power of 0.3 W / cm 3, and Al deposition was performed. The substrate used was a Si substrate formed by patterning a SiO 2 thin film manufactured by the same procedure as that shown in Example 1.

【0183】160 ℃〜450 ℃の温度範囲において、第1
のAl堆積工程でAlをSi露出部のみにSiO2と同じ厚さ
で選択的に堆積し、第2のAl堆積工程で、SiO2表面上
および第1の堆積工程で堆積したAl膜の両方に同一堆
積速度でAlが堆積した。
In the temperature range of 160 ° C. to 450 ° C., the first
In the Al deposition step, Al is selectively deposited only on the exposed portion of Si with the same thickness as SiO 2, and in the second Al deposition step, both the Al film deposited on the SiO 2 surface and the Al film deposited in the first deposition step At the same deposition rate.

【0184】Si上に選択したAl膜と表面改質工程後Si
O2上に堆積したAl膜も抵抗率,反射率,熱処理工程後
のヒロック発生密度等の膜質は差異がなかった。
The Al film selected on Si and Si after the surface modification step
The Al film deposited on O 2 did not differ in film quality such as resistivity, reflectance, and hillock generation density after the heat treatment step.

【0185】また、第1Al膜と第2Al膜の界面での
抵抗増大は、生じなかった。
In addition, no increase in resistance occurred at the interface between the first Al film and the second Al film.

【0186】表面改質工程のH2圧力を、0.1 〜2Torr,プ
ラズマ電力を0.2 〜1W/cm3の条件に変化させても堆積速
度,Al膜の膜質に差異は生じなかった。
Even if the H 2 pressure in the surface modification step was changed to 0.1 to 2 Torr and the plasma power was changed to 0.2 to 1 W / cm 3 , there was no difference in the deposition rate and the Al film quality.

【0187】(実施例10)図5の装置を用いてAl堆積
をおこなった。図5の装置において、基体1はヒータ4
により加熱することができ、且つランプ22によって更に
高い温度まで加熱することができる。ランプには、Xeラ
ンプを用いている。21は光透過窓で、石英製である。
Example 10 Al deposition was performed using the apparatus shown in FIG. In the apparatus shown in FIG.
, And the lamp 22 can be heated to a higher temperature. Xe lamp is used as the lamp. 21 is a light transmission window, which is made of quartz.

【0188】図5では、搬送室は紙面垂直方向に取りつ
けられている(図示せず)。堆積手順は、次の通りであ
る。
In FIG. 5, the transfer chamber is mounted in a direction perpendicular to the paper surface (not shown). The deposition procedure is as follows.

【0189】基体をウェハホルダ3に載せ、H2ガスを1.
5 Torrの圧力で反応容器2内へ導入し、その後、ヒータ
4に通電し加熱する。所定温度になった後、DMAHを反応
容器2へ導入し、第1Al膜を形成する。
The substrate was placed on the wafer holder 3 and H 2 gas was added for 1.
It is introduced into the reaction vessel 2 at a pressure of 5 Torr, and then the heater 4 is energized and heated. After reaching a predetermined temperature, DMAH is introduced into the reaction vessel 2 to form a first Al film.

【0190】所定の堆積時間を経た後、DMAHのみ供給を
停止する。ランプ22によりウェハを急速に加熱する。基
体表面温度が500 ℃になった後、再びDMAHを反応容器内
へ0.1 〜5分導入する。再びDMAHの供給を停止し、ラン
プ22を消灯し、基体温度を所定の温度に降温させる。
After a predetermined deposition time, the supply of only DMAH is stopped. The lamp 22 heats the wafer rapidly. After the substrate surface temperature reaches 500 ° C., DMAH is again introduced into the reaction vessel for 0.1 to 5 minutes. The supply of DMAH is stopped again, the lamp 22 is turned off, and the substrate temperature is lowered to a predetermined temperature.

【0191】以上が、表面改質工程であり、その後再び
DMAHを導入し、第2Al膜を堆積させる。所定の堆積時
間終了後、DMAHの供給を停止し、且つヒータの通電を停
止し、冷却する。
The above is the surface modification step, and thereafter,
DMAH is introduced to deposit a second Al film. After the end of the predetermined deposition time, the supply of DMAH is stopped, the power supply to the heater is stopped, and cooling is performed.

【0192】第1Al膜形成工程時、 全圧 1.5Torr DMAH分圧 1.5 ×10-4Torr 表面改質工程時、 基体温度 500 ℃ 全圧 1.5Torr DMAH分圧 1.5 ×10-5Torr 第2Al膜形成工程時、 全圧力 1.5Torr DMAH分圧 1.5 ×10-4Torr なる条件でAl膜を堆積した。At the time of the first Al film formation step, the total pressure is 1.5 Torr, the DMAH partial pressure is 1.5 × 10 −4 Torr. At the time of the surface modification step, the substrate temperature is 500 ° C., the total pressure is 1.5 Torr, the DMAH partial pressure is 1.5 × 10 −5 Torr. During the process, 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 −4 Torr.

【0193】用いた基体は、実施例1で用いたSiO2薄膜
をパターニングしたSiウェハである。
The substrate used was the Si wafer used in Example 1 on which the SiO 2 thin film was patterned.

【0194】160−450 ℃の温度範囲で、第1Al膜堆
積工程では、SiO2上にはAlは堆積せず、Siが露出した
部分のみにSiO2と同じ膜圧のAlが堆積し、第2Al膜
堆積工程では、第1Al膜およびSiO2上にほぼ同じ堆積
速度でAlが堆積した。
In a temperature range of 160-450 ° C., in the first Al film deposition step, Al is not deposited on SiO 2 , but Al having the same film pressure as that of SiO 2 is deposited only on portions where Si is exposed. In the 2Al film deposition step, Al was deposited on the first Al film and SiO 2 at substantially the same deposition rate.

【0195】SIMS分析等により、第1Al膜と第2Al
界面のみにCの存在が確認されたが、Cの存在による第
1Al膜と第2Al膜界面の抵抗の増大はなかった。ま
た、堆積したAl膜の膜質は、図7とほぼ同様であっ
た。
The first Al film and the second Al film were analyzed by SIMS analysis and the like.
Although the presence of C was confirmed only at the interface, the presence of C did not increase the resistance at the interface between the first Al film and the second Al film. Further, the film quality of the deposited Al film was almost the same as in FIG.

【0196】(実施例11)実施例1と同様の手順で、DM
AHを反応管へ輸送する際に同時に第3のガスラインから
Si2H6 を添加して、Al−Si堆積を行なった。
(Embodiment 11) In the same procedure as in Embodiment 1, DM
At the same time as transferring AH to the reaction tube from the third gas line
Al-Si deposition was performed by adding Si 2 H 6 .

【0197】第1Al−Si膜堆積工程,表面改質工程,
第2Al−Si膜堆積工程の各条件は、以下の通りであ
る。
A first Al-Si film deposition step, a surface modification step,
Each condition of the second Al-Si film deposition step is as follows.

【0198】第1Al−Si膜形成工程時、 全圧力 1.5Torr DMAH分圧 1.5 ×10-4Torr Si2H6 分圧 2×10-6Torr 表面改質工程時、 TiCl4分圧 0.1Torr 第2Al−Si膜形成工程時、 全圧 1.5Torr DMAH分圧 1.5 ×10-4Torr Si2H6 分圧 2×10-6Torr である。At the time of the first Al-Si film forming step, the total pressure is 1.5 Torr, the DMAH partial pressure is 1.5 × 10 −4 Torr, the Si 2 H 6 partial pressure is 2 × 10 −6 Torr, and the TiCl 4 partial pressure is 0.1 Torr. During the 2Al-Si film forming step, the total pressure is 1.5 Torr, the DMAH partial pressure is 1.5 × 10 -4 Torr, and the Si 2 H 6 partial pressure is 2 × 10 -6 Torr.

【0199】160 ℃〜450 ℃の温度範囲において、第1
のAl堆積工程でAl−SiをSi露出部のみにSiO2と同じ
厚さで選択的に堆積し、第2のAl−Si堆積工程で、Si
O2表面上および第1の堆積工程で堆積したAl−Si膜の
両方に同一堆積速度でAl−Siが堆積した。
In the temperature range of 160 ° C. to 450 ° C., the first
In the Al deposition step, Al-Si is selectively deposited only on the exposed portions of Si with the same thickness as SiO 2, and in the second Al-Si deposition step,
Al-Si was deposited at O 2 surface and the same deposition rate both on the first Al-Si film deposited in the deposition step.

【0200】Si上に選択したAl−Si膜と表面改質工程
後SiO2上に堆積したAl−Si膜も抵抗率,反射率,熱処
理工程後のヒロック発生密度等の膜質は差異がなかっ
た。
The Al-Si film selected on Si and the Al-Si film deposited on SiO 2 after the surface modification step did not differ in film quality such as resistivity, reflectance, and hillock generation density after the heat treatment step. .

【0201】また、第1Al−Si膜と第2Al−Si膜の
界面での抵抗増大は生じなかった。
Further, no increase in resistance occurred at the interface between the first Al-Si film and the second Al-Si film.

【0202】表面改質工程の TiCl4分圧を、0.05〜0.5
Torrに変化させても堆積速度,Al−Si膜の膜質に差異
は生じなかった。
The partial pressure of TiCl 4 in the surface modification step was set to 0.05 to 0.5.
Even when the pressure was changed to Torr, there was no difference in the deposition rate and the film quality of the Al-Si film.

【0203】(実施例12)実施例11と同一の手順で表面
改質工程時に TiCl4ではなく、 Si2H6もしくは SiCl4
しくはSiHCl3もしくは SiH2Cl2を全圧0.1 〜50Torrで導
入しAl−Si膜を堆積した。
Example 12 In the same procedure as in Example 11, instead of TiCl 4 , Si 2 H 6 or SiCl 4 or SiHCl 3 or SiH 2 Cl 2 was introduced at a total pressure of 0.1 to 50 Torr in the surface modification step. An Al-Si film was deposited.

【0204】第1Al−Si膜堆積工程,表面改質工程,
第2Al−Si膜堆積工程の各条件は、以下の通りであ
る。
A first Al-Si film deposition step, a surface modification step,
Each condition of the second Al-Si film deposition step is as follows.

【0205】第1Al−Si膜形成工程時、 全圧力 1.5Torr DMAH分圧 1.5 ×10-4Torr Si2H6 分圧 2×10-6Torr 表面改質工程時、 Si2H6 もしくは SiCl4もしくはSiHCl3もしくは SiH2Cl2
の分圧 0.1 〜50Torr 第2Al−Si膜形成工程時、 全圧 1.5Torr DMAH分圧 1.5 ×10-4Torr Si2H6 分圧 2×10-6Torr である。
At the time of the first Al-Si film formation step, the total pressure is 1.5 Torr, the DMAH partial pressure is 1.5 × 10 −4 Torr, the partial pressure of Si 2 H 6 is 2 × 10 −6 Torr, and the surface modification step is Si 2 H 6 or SiCl 4. Or SiHCl 3 or SiH 2 Cl 2
During the second Al-Si film forming step, the total pressure is 1.5 Torr, the DMAH partial pressure is 1.5 × 10 −4 Torr, and the Si 2 H 6 partial pressure is 2 × 10 −6 Torr.

【0206】表面改質工程にSi2H6 を用いた場合、第1
のAl−Si堆積工程で、Si露出部のみにSiO2と同じ厚さ
のAl−Si膜が選択的に堆積し、表面改質工程時の基体
温度が200 ℃〜450 ℃、Si2H6 分圧0.1 〜50TorrとAl
−Si堆積時の分圧より大きい時、第2のAl−Si堆積工
程でSiO2上および第1のAl−Si膜上の両方に同一堆積
速度でAl−Siが堆積した。
In the case where Si 2 H 6 is used in the surface modification step, the first
In the Al-Si deposition step, an Al-Si film having the same thickness as that of SiO 2 is selectively deposited only on the exposed portion of the Si, the substrate temperature during the surface modification step is 200 ° C. to 450 ° C., and the Si 2 H 6 0.1 to 50 Torr partial pressure and Al
When the partial pressure was higher than the partial pressure at the time of depositing Si, Al-Si was deposited at the same deposition rate on both the SiO 2 and the first Al-Si film in the second Al-Si deposition step.

【0207】堆積したAl−Si膜の膜質は、実施例1の
場合と同様良好であった。
The film quality of the deposited Al—Si film was as good as in Example 1.

【0208】また、 SiCl4,SiHCl3, SiH2Cl2の場合、第
1のAl−Si堆積工程で、Si露出部のみにSiO2と同じ厚
さのAl−Si膜が選択的に堆積し、表面改質工程時の基
体温度が200 ℃〜450 ℃、 SiCl4もしくはSiHCl3もしく
は SiH2Cl2の分圧0.1 〜50Torrである時、第2のAl−
Si堆積工程で、SiO2上および第1のAl−Si膜上の両方
に同一堆堆積速度でAl−Siが堆積した。
In the case of SiCl 4 , SiHCl 3 , and SiH 2 Cl 2 , in the first Al—Si deposition step, an Al—Si film having the same thickness as SiO 2 is selectively deposited only on the exposed Si portion. When the substrate temperature during the surface modification step is 200 ° C. to 450 ° C. and the partial pressure of SiCl 4 or SiHCl 3 or SiH 2 Cl 2 is 0.1 to 50 Torr, the second Al—
In the Si deposition step, Al-Si was deposited on both the SiO 2 and the first Al-Si film at the same deposition rate.

【0209】堆積したAl−Si膜の膜質は、実施例1の
場合と同様良好であった。
The film quality of the deposited Al—Si film was as good as in Example 1.

【0210】(実施例13)実施例11および実施例12と同
一の手順で、Al−Si膜堆積時のSi2H6 分圧を変化させ
て、Al−Si膜を堆積させた。
(Example 13) An Al-Si film was deposited by changing the partial pressure of Si 2 H 6 during the deposition of the Al-Si film in the same procedure as in Examples 11 and 12.

【0211】第1Al−Si膜堆積工程,表面改質工程,
第2Al−Si膜堆積工程の各条件は、以下の通りであ
る。
The first Al—Si film deposition step, the surface modification step,
Each condition of the second Al-Si film deposition step is as follows.

【0212】第1Al−Si膜形成工程時、 全圧力 1.5Torr DMAH分圧 1.5 ×10-4Torr Si2H6 分圧 1.5 ×10-7〜1×10-4Torr 基体温度 300 ℃ 表面改質工程時、 Si2H6 もしくは SiCl4もしくはSiHCl3もしくは SiH2Cl2
の分圧 0.1 〜50Torr 又は TiCl4の分圧 0.05〜0.5Torr 基体温度 300 ℃ 第2Al−Si膜形成工程時、 全圧 1.5Torr DMAH分圧 1.5 ×10-4Torr Si2H6 分圧 0.05〜0.5Torr 基体温度 300 ℃ である。なお、第1Al−Si堆積時および第2Al−Si
堆積時のSi2H6 は等しくした。
At the time of the first Al-Si film forming step, total pressure 1.5 Torr DMAH partial pressure 1.5 × 10 −4 Torr Si 2 H 6 partial pressure 1.5 × 10 −7 -1 × 10 −4 Torr Base temperature 300 ° C. Surface modification During the process, Si 2 H 6 or SiCl 4 or SiHCl 3 or SiH 2 Cl 2
Partial pressure of 0.1 to 50 Torr or TiCl 4 partial pressure of 0.05 to 0.5 Torr Base temperature 300 ° C. During the second Al-Si film forming step, total pressure 1.5 Torr DMAH partial pressure 1.5 × 10 -4 Torr Si 2 H 6 partial pressure 0.05 to 0.5 Torr The substrate temperature is 300 ° C. It should be noted that the first Al-Si deposition and the second Al-Si
Si 2 H 6 during deposition was made equal.

【0213】表面改質工程に TiCl4もしくは Si2H6もし
くは SiCl4もしくはSiHCl3もしくはSiH2Cl2を用いた場
合、いずれも、第1のAl−Si堆積工程でSi露出部のみ
にSiO2と同じ厚さのAl−Si膜が選択的に堆積し、第2
のAl−Si堆積工程でSiO2上および第1のAl−Si膜上
の両方に同一の堆積速度でAl−Siが堆積した。
In the case where TiCl 4 or Si 2 H 6 or SiCl 4 or SiHCl 3 or SiH 2 Cl 2 was used in the surface modification step, the SiO 2 was deposited only on the exposed Si portion in the first Al-Si deposition step. An Al-Si film having the same thickness as that of
In the Al-Si deposition step, Al-Si was deposited at the same deposition rate on both the SiO 2 and the first Al-Si film.

【0214】この時形成されたAl−Si膜中のSi含有量
(Wt%)は、0.005 %から5%までDMAHと同時に輸送し
たSi2H6 分圧にほぼ比例して変化した。
At this time, the Si content (Wt%) in the formed Al-Si film changed from 0.005% to 5% almost in proportion to the partial pressure of Si 2 H 6 transported simultaneously with DMAH.

【0215】(実施例14)実施例11および実施例12にお
いて、第1のAl−Si堆積工程、第2のAl−Si堆積工
程時に、DMAHを輸送するキャリアガスをH2からArに変化
させ、全く同じ手順でAl−Siを堆積した。
(Example 14) In Examples 11 and 12, the carrier gas for transporting DMAH was changed from H 2 to Ar during the first Al-Si deposition step and the second Al-Si deposition step. Al-Si was deposited in exactly the same procedure.

【0216】第1のAl−Si堆積時および第2のAl−
Si堆積時に、第2のガスラインからはH2を供給した。
At the time of the first Al-Si deposition and at the time of the second Al-Si
At the time of Si deposition, H 2 was supplied from the second gas line.

【0217】本例でも実施例11および実施例12と同様の
Al−Si堆積膜ができた。
In this example, an Al—Si deposited film similar to that of Examples 11 and 12 was obtained.

【0218】(実施例15)実施例13において、第1のA
l−Si堆積工程、第2のAl−Si堆積工程時に、DMAHを
輸送するキャリアガスをH2からArに変化させ、全く同じ
手順でAl−Siを堆積した。
(Embodiment 15) In Embodiment 13, the first A
l-Si deposition step, when the second Al-Si deposition step, a carrier gas for transporting the DMAH is changed from H 2 to Ar, was deposited Al-Si in exactly the same procedure.

【0219】第1のAl−Si堆積時および第2のAl−
Si堆積時に、第2のガスラインからはH2を供給した。
During the deposition of the first Al—Si and the second Al—
At the time of Si deposition, H 2 was supplied from the second gas line.

【0220】本例でも実施例13と同様のAl−Si堆積膜
ができた。
In this example, an Al—Si deposited film similar to that of Example 13 was formed.

【0221】(実施例16)実施例5および実施例6およ
び実施例7と同一の手順で、第1のAl−Si膜堆積工程
および第2のAl−Si堆積工程において、Si2H6 を添加
してAl−Si堆積をおこなった。
(Example 16) In the same procedure as in Examples 5, 6, and 7, in the first Al-Si film deposition step and the second Al-Si deposition step, Si 2 H 6 was removed. In addition, Al-Si deposition was performed.

【0222】堆積条件は、以下の通りである。The deposition conditions are as follows.

【0223】第1Al膜形成工程時、 反応管圧力 0.3Torr DMAH分圧 3×10-5Torr 基体温度 300 ℃ Si2H6 分圧 1×10-6Torr 表面改質工程時、 TiCl4 分圧 0.05〜5Torr 、もしくは Si2H6 分圧0.1 〜50Torr、もしくは SiCl4 分圧0.1 〜50Torr、もしくは SiHCl3分圧0.1 〜50Torr、もしくは SiH2Cl2 分圧0.1 〜50Torr 第2Al膜形成工程時、 反応管圧力 0.3Torr DMAH分圧 3×10-5Torr Si2H6 分圧 1×10-6Torr 基体温度 300 ℃ なる条件でAlを堆積した。During the first Al film forming step, the reaction tube pressure was 0.3 Torr, the DMAH partial pressure was 3 × 10 −5 Torr, the substrate temperature was 300 ° C., the Si 2 H 6 partial pressure was 1 × 10 −6 Torr, and the TiCl 4 partial pressure was during the surface modification step. 0.05 to 5 Torr, or Si 2 H 6 partial pressure 0.1 to 50 Torr, or SiCl 4 partial pressure 0.1 to 50 Torr, or SiHCl 3 partial pressure 0.1 to 50 Torr, or SiH 2 Cl 2 partial pressure 0.1 to 50 Torr At the time of the second Al film forming step, Reaction tube pressure 0.3 Torr DMAH partial pressure 3 × 10 −5 Torr Si 2 H 6 partial pressure 1 × 10 −6 Torr Substrate temperature: 300 ° C. Al was deposited.

【0224】上記条件で、第1Al−Si膜堆積工程にお
いて、非電子供与性表面にAl−Siは堆積せず、電子供
与性表面の露出した部分のみに非電子供与性膜と同じ厚
さのAl−Siが堆積し、表面改質工程後の第2Al−Si
膜堆積工程では、第1Al−Si膜上および非電子供与性
表面にほぼ同一の堆積速度でAl−Siが堆積した。
Under the above conditions, in the first Al-Si film deposition step, no Al-Si is deposited on the non-electron donating surface, and only the exposed portion of the electron donating surface has the same thickness as the non-electron donating film. Al-Si is deposited and the second Al-Si after the surface modification step
In the film deposition step, Al-Si was deposited on the first Al-Si film and on the non-electron donating surface at almost the same deposition rate.

【0225】堆積したAl−Si膜の膜質は、実施例1で
示した基体温度300 ℃のものと同一の性質を示し、非常
に良好であった。
The film quality of the deposited Al-Si film was the same as that of the substrate temperature of 300 ° C. shown in Example 1, and was very good.

【0226】(実施例17)実施例1と同一手順で、第1
のAl−Si堆積工程および第2のAl−Si堆積工程にお
いてDMAHの替りにMMAH2 を用いて、更にMMAH2 と同時に
Si2H6を反応管へ供給してAl−Si堆積を行なった。
(Embodiment 17) The first procedure is the same as that of the first embodiment.
With MMAH 2 in place of DMAH in Al-Si deposition step and the second Al-Si deposition step of, simultaneously with further MMAH 2
Si 2 H 6 was supplied to the reaction tube to perform Al-Si deposition.

【0227】堆積条件および表面改質工程は以下の通り
である。
The deposition conditions and the surface modification step are as follows.

【0228】第1Al−Si膜形成工程時、 全圧力 1.5Torr DMAH分圧 1×10-4Torr Si2H6 分圧 1×10-5Torr 表面改質工程時、 TiCl4分圧 0.1Torr 第2Al−Si膜形成工程時、 全圧 1.5Torr DMAH分圧 5×10-4Torr Si2H6 分圧 1×10-5Torr である。In the first Al-Si film forming step, the total pressure is 1.5 Torr, the DMAH partial pressure is 1 × 10 −4 Torr, the Si 2 H 6 partial pressure is 1 × 10 −5 Torr, and the TiCl 4 partial pressure is 0.1 Torr. During the 2Al-Si film forming step, the total pressure is 1.5 Torr, the DMAH partial pressure is 5 × 10 −4 Torr, and the Si 2 H 6 partial pressure is 1 × 10 −5 Torr.

【0229】上記試料で、160 ℃〜400 ℃の温度範囲に
おいて、第1のAl−Si堆積工程でAl−SiをSi露出部
のみにSiO2と同じ厚さで選択的に堆積し、第2のAl−
Si堆積工程で、SiO2表面上および第1の堆積工程で堆積
したAl−Si膜の両方に同一堆積速度でAl−Siが堆積
した。
In the above sample, in the temperature range of 160 ° C. to 400 ° C., in the first Al—Si deposition step, Al—Si was selectively deposited only on the exposed Si portion with the same thickness as SiO 2 , Al-
In the Si deposition step, Al-Si was deposited at the same deposition rate on both the SiO 2 surface and the Al-Si film deposited in the first deposition step.

【0230】表面改質工程に、 TiCl4の替りに、Si2H6,
もしくは SiCl4もしくはSiHCl3もしくは SiH2Cl2を0.1
〜50Torrの分圧で供給しても同様の結果であった。
In the surface modification step, instead of TiCl 4 , Si 2 H 6 ,
Or 0.1% of SiCl 4 or SiHCl 3 or SiH 2 Cl 2
The same result was obtained even when supplied at a partial pressure of ~ 50 Torr.

【0231】(実施例18)実施例11および実施例12と同
一の手順でDMAHを輸送する際に添加したSi2H6 の替り
に、SiH4を用いてAl−Si堆積を行なった。
Example 18 Al-Si deposition was performed using SiH 4 in place of Si 2 H 6 added when transporting DMAH in the same procedure as in Examples 11 and 12.

【0232】DMAH分圧1.5 ×10-4Torrに対して、SiH4
圧を1×10-5Torrとして堆積をおこなった。
Deposition was performed with a partial pressure of SiH 4 of 1 × 10 −5 Torr against a partial pressure of DMAH of 1.5 × 10 −4 Torr.

【0233】Al−Siの堆積は、実施例11および実施例
12と同様であった。
The deposition of Al—Si was performed according to Example 11 and Example 11.
Same as 12.

【0234】(実施例19)実施例9と同一の手順でDMAH
の輸送時にSi2H6 を同時に輸送してAl−Si堆積を行な
った。
(Embodiment 19) In the same procedure as in Embodiment 9, DMAH
Was performed Al-Si deposited by simultaneously transporting Si 2 H 6 when the transport.

【0235】第1のAl−Si堆積工程および第2のAl
−Si堆積工程で反応管圧力1.5Torr、DMAH分圧1.5 ×10
-5Torr、Si2H6 分圧2×10-6Torrとして堆積をおこなっ
た。
First Al-Si Deposition Step and Second Al
−Reactor pressure 1.5 Torr, DMAH partial pressure 1.5 × 10 in Si deposition process
The deposition was performed at -5 Torr and a partial pressure of Si 2 H 6 of 2 × 10 -6 Torr.

【0236】160 ℃〜450 ℃の温度範囲において、第1
のAl−Si堆積工程でAl−SiをSi露出部のみにSiO2
同じ厚さで選択的に堆積し、第2のAl−Si堆積工程で
SiO2表面上および第1の堆積工程で堆積したAl−Si膜
の両方に同一堆積速度でAl−Siが堆積した。
In the temperature range of 160 ° C. to 450 ° C., the first
In the Al-Si deposition step, Al-Si is selectively deposited only on the exposed portion of Si with the same thickness as SiO 2, and in the second Al-Si deposition step,
Al-Si was deposited at the same deposition rate on both the SiO 2 surface and the Al-Si film deposited in the first deposition step.

【0237】Si上に選択したAl−Si膜と表面改質工程
後SiO2上に堆積したAl−Si膜も抵抗率,反射率,熱処
理工程後のヒロック発生密度等の膜質は差異がなかっ
た。
The Al-Si film selected on Si and the Al-Si film deposited on SiO 2 after the surface modification step did not differ in film quality such as resistivity, reflectance, and hillock generation density after the heat treatment step. .

【0238】また、第1Al−Si膜と第2Al−Si膜の
界面での抵抗増大は生じなかった。
In addition, no increase in resistance occurred at the interface between the first Al-Si film and the second Al-Si film.

【0239】表面改質工程のH2圧力を0.1 〜2Torr,プ
ラズマ電力を0.2 〜1W/cm3 の条件に変化させても堆積
速度,Al−Si膜の膜質に差異は生じなかった。
Even if the H 2 pressure in the surface modification step was changed to 0.1 to 2 Torr and the plasma power was changed to 0.2 to 1 W / cm 3 , there was no difference in the deposition rate and the Al-Si film quality.

【0240】(実施例20)実施例10と同一の手順で、第
1のAl−Si堆積工程および第2のAl−Si堆積工程に
おいて、DMAHとともにSi2H6 を輸送してAl−Si堆積を
おこなった。
(Example 20) In the same procedure as in Example 10, in the first Al-Si deposition step and the second Al-Si deposition step, Si 2 H 6 was transported together with DMAH to deposit Al-Si. Was done.

【0241】堆積条件は、以下の通りである。The deposition conditions are as follows.

【0242】第1Al膜形成工程時、 全圧力 1.5Torr DMAH分圧 1.5 ×10-4Torr Si2H6 分圧 1.0 ×10-6Torr 表面改質工程時、 基体温度 500 ℃ 全圧力 1.5Torr DMAH分圧 1.5 ×10-5Torr 第2Al−Si膜形成工程時、 全圧力 1.5Torr DMAH分圧 1.5 ×10-4Torr Si2H6 分圧 1×10-6Torr なる条件でAl−Siを堆積した。In the first Al film forming step, the total pressure is 1.5 Torr DMAH partial pressure 1.5 × 10 -4 Torr Si 2 H 6 partial pressure 1.0 × 10 -6 Torr In the surface modification step, the substrate temperature is 500 ° C. and the total pressure is 1.5 Torr DMAH Partial pressure 1.5 × 10 -5 Torr During the second Al-Si film formation step, Al-Si is deposited under the condition of total pressure 1.5 Torr DMAH partial pressure 1.5 × 10 -4 Torr Si 2 H 6 partial pressure 1 × 10 -6 Torr did.

【0243】用いた基体は、実施例1で用いたSiO2薄膜
をパターニングしたSiウェハである。 160−450 ℃の温
度範囲で、第1Al−Si膜堆積工程では、SiO2上にはA
l−Siは堆積せず、Siが露出した部分のみにSiO2と同じ
膜厚のAl−Siが堆積し、第2Al−Si膜堆積工程で
は、第1Al−Si膜およびSiO2上にほぼ同じ堆積速度で
Al−Siが堆積した。
The substrate used was the Si wafer patterned in the SiO 2 thin film used in Example 1. In the temperature range of 160-450 ° C., in the first 1Al-Si film deposition step, on the SiO 2 A
1-Si is not deposited, Al-Si having the same thickness as SiO 2 is deposited only on the portion where Si is exposed, and in the second Al-Si film deposition step, almost the same on the first Al-Si film and SiO 2 Al-Si was deposited at the deposition rate.

【0244】SIMS分析等により、第1Al膜と第2Al
膜界面のみにCの存在が確認されたが、Cの存在による
第1Al−Si膜と第2Al−Si膜界面の抵抗の増大はな
かった。また、堆積したAl−Si膜の膜質は図7とほぼ
同様であった。
The first Al film and the second Al film were analyzed by SIMS analysis and the like.
The presence of C was confirmed only at the film interface, but there was no increase in resistance at the interface between the first Al-Si film and the second Al-Si film due to the presence of C. The film quality of the deposited Al-Si film was almost the same as that of FIG.

【0245】(実施例21)図6に示したCVD 装置を用い
て、実施例1と同様の、SiO2のパターニングされたSi基
体上にAlを堆積した。堆積手順は、実施例1と同様Si
基体をウェハホルダに載せ、所望のH2圧力で基体を加熱
する。次いで、所望の基体温度になった後、DMAHの供給
を行い、電子供与性表面であるSi露出面のみにAlを選
択的に堆積する。この過程で堆積するAlを第1のAl
とする。所定の時間経過後、全圧、DMAH分圧を一定に保
ったままで、プラズマを発生させる。所定の時間経過
後、プラズマを停止し、更にAlを堆積させる。この
時、選択的に堆積したAl上と非電子供与性表面である
SiO2上にAlが非選択的に堆積する。非選択的に堆積す
るAl膜を第2のAlとする。所定の時間経過の後、DM
AHの供給を停止し堆積を終了する。第1のAl膜の堆積
時間は、選択的に堆積するAl膜の膜厚がSiO2の厚さと
等しくなるまでの時間である。
Example 21 Al was deposited on a SiO 2 patterned Si substrate in the same manner as in Example 1 by using the CVD apparatus shown in FIG. The deposition procedure was the same as in Example 1
Place the substrate in wafer holder, heating the substrate at the desired H 2 pressure. Next, after reaching a desired substrate temperature, DMAH is supplied, and Al is selectively deposited only on the exposed Si surface, which is an electron-donating surface. The Al deposited in this process is replaced with the first Al
And After a lapse of a predetermined time, plasma is generated while keeping the total pressure and the DMAH partial pressure constant. After a lapse of a predetermined time, the plasma is stopped, and Al is further deposited. At this time, on the selectively deposited Al and on the non-electron donating surface
Al is non-selectively deposited on SiO 2 . The Al film deposited non-selectively is referred to as second Al. After a predetermined time, DM
Stop the supply of AH and end the deposition. The deposition time of the first Al film is a time until the thickness of the selectively deposited Al film becomes equal to the thickness of SiO 2 .

【0246】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用である。
In the present embodiment, the first gas line
Supply. Carrier gas DMAH line with H 2.
The second gas line is used for H 2.

【0247】第1のAl膜堆積工程、表面改質工程、第
2のAl膜堆積工程の各条件は以下の通りである。
The conditions of the first Al film deposition step, the surface modification step, and the second Al film deposition step are as follows.

【0248】第1のAl膜堆積工程; 全圧力 :0.1, 1.2, 5Torr DMAH分圧:全圧力の1×10-3倍 表面改質工程; 全圧力、DMAH分圧:第1のAl膜堆積工程と同じ プラズマ電力密度(W/cm-3):0.01, 0.015, 0.02, 0.0
3, 0.04, 0.06, 0.07, 0.08, 0.10, 0.20, 0.40 プラズマ印加時間:1分 第2のAl膜堆積工程; 全圧力、DMAH分圧:第1のAl膜堆積工程と同じ 全圧力(3種類)と表面改質工程におけるプラズマ印加
電力(11種類)の組合わせについて、それぞれ基体温度
を150 ℃から470 ℃の13水準としてAl膜堆積を行っ
た。選択堆積した第1のAl膜は単結晶であった。堆積
したAl膜の膜質は図7と同様であった。第1のAl膜
と第2のAl膜界面の炭素の測定結果を表4に示す。基
体温度150 ℃では、基体上に膜は堆積しなかった。ま
た、表面改質工程時のプラズマ印加電力密度が0.01およ
び 0.015W/cm-3の時、基体温度によらずSiO2表面上にA
l膜は堆積しなかった。表面改質工程時のプラズマ印加
電力密度が0.08W/cm-3以上の時、第1のAl膜と第2の
Al膜界面に炭素が検出された。第1のAl膜と第2の
Al膜界面のコンタクト抵抗は、プラズマ電力密度0.02
〜0.07W/cm-3の場合よりも増大した。
First Al film deposition step; Total pressure: 0.1, 1.2, 5 Torr DMAH partial pressure: 1 × 10 -3 times the total pressure Surface modification step; Total pressure, DMAH partial pressure: First Al film deposition Same as process Plasma power density (W / cm -3 ): 0.01, 0.015, 0.02, 0.0
3, 0.04, 0.06, 0.07, 0.08, 0.10, 0.20, 0.40 Plasma application time: 1 minute Second Al film deposition process; Total pressure, DMAH partial pressure: Same as the first Al film deposition process Total pressure (3 types ) And the plasma applied power (11 types) in the surface modification step, the substrate temperature was set to 13 levels from 150 ° C. to 470 ° C., and the Al film was deposited. The selectively deposited first Al film was a single crystal. The film quality of the deposited Al film was the same as in FIG. Table 4 shows the measurement results of carbon at the interface between the first Al film and the second Al film. At a substrate temperature of 150 ° C., no film was deposited on the substrate. Further, when the plasma application power density during the surface modification step is 0.01 and 0.015 W / cm -3, on the SiO 2 surface irrespective of the substrate temperature A
No film was deposited. When the applied power density of the plasma in the surface modification step was 0.08 W / cm -3 or more, carbon was detected at the interface between the first Al film and the second Al film. The contact resistance at the interface between the first Al film and the second Al film is a plasma power density of 0.02.
It increased from the case of 0.00.07 W / cm −3 .

【0249】[0249]

【表4】 [Table 4]

【0250】(実施例22)実施例21と同様の手順でAl
堆積を行った。表面改質時のプラズマ印加時間以外の堆
積条件は、実施例21と同じである。プラズマ印加時間を
10秒、30秒、3分、5分、10分としてAl堆積を行っ
た。
(Example 22) Al was produced in the same procedure as in Example 21.
Deposition was performed. The deposition conditions other than the plasma application time during the surface modification are the same as in Example 21. Plasma application time
Al deposition was performed for 10 seconds, 30 seconds, 3 minutes, 5 minutes, and 10 minutes.

【0251】プラズマ印加時間が10秒、30秒、3分の
時、得られた膜質は図7、表4と同様であった。プラズ
マ印加時間が5分、10分の場合、表面反射率以外の膜質
は図7、表4と同様であったが、表面反射率は、図7に
示される値よりも悪く、基体温度160 〜350 ℃の時、ほ
ぼ65〜75%であった。
When the plasma application time was 10 seconds, 30 seconds, and 3 minutes, the film quality obtained was the same as in FIG. When the plasma application time was 5 minutes or 10 minutes, the film quality other than the surface reflectance was the same as in FIG. 7 and Table 4, but the surface reflectance was worse than the value shown in FIG. At 350 ° C., it was approximately 65-75%.

【0252】(実施例23)実施例21と同様の手順でAl
堆積を行った。第1のAl膜堆積工程、表面改質工程、
第2のAl膜堆積工程時のDMAH分圧以外の堆積条件は実
施例21と同じである。DMAH分圧を全圧力の1×10-5,5
×10-5,1×10-5, 5×10-4倍とした。
(Embodiment 23) Al was produced in the same procedure as in Embodiment 21.
Deposition was performed. A first Al film deposition step, a surface modification step,
The deposition conditions other than the DMAH partial pressure in the second Al film deposition step are the same as those in Example 21. 1 × 10 -5 of all pressure DMAH partial pressure, 5
× 10 -5 , 1 × 10 -5 and 5 × 10 -4 times.

【0253】得られた膜の膜質は、図7および表4と同
様であった。得られた膜質は、DMAH分圧に依存しなかっ
た。
The quality of the obtained film was the same as in FIG. 7 and Table 4. The obtained film quality did not depend on the DMAH partial pressure.

【0254】(実施例24)実施例21と同様の手順でAl
堆積を行った。実施例21と異なるのは、図6の装置でDM
AHラインのキャリアガスにArを用いた点である。キャリ
アガス以外の堆積条件は実施例21と同じである。
(Example 24) Al was produced in the same procedure as in Example 21.
Deposition was performed. The difference from Example 21 is that the apparatus of FIG.
The point is that Ar was used as the carrier gas for the AH line. The deposition conditions other than the carrier gas are the same as in Example 21.

【0255】得られたAl膜の膜質は、図7と同様であ
った。表面改質工程時のプラズマ電力密度が0.01〜0.01
5 W/cm-3の場合、SiO2上にはAl膜は形成されなかっ
た。プラズマ電力密度が0.02W/cm-3以上の時、第2のA
l膜はSiO 上に堆積したが、第1のAl膜と第2のAl
膜界面には、SIMS分析によるれば炭素が検出された。
The film quality of the obtained Al film was the same as in FIG. Plasma power density during surface modification step is 0.01 to 0.01
At 5 W / cm -3, no Al film was formed on SiO 2 . When the plasma power density is 0.02 W / cm -3 or more, the second A
1 film was deposited on SiO 2, but the first Al film and the second Al film
According to SIMS analysis, carbon was detected at the film interface.

【0256】(実施例25)実施例24と同様の手順でAl
堆積を行った。表面改質時のプラズマ印加時間以外の堆
積条件は、実施例24と同じである。プラズマ印加時間を
10秒、30秒、3分、5分、10分としてAl堆積を行っ
た。
(Example 25) Al was produced in the same manner as in Example 24.
Deposition was performed. The deposition conditions other than the plasma application time during surface modification are the same as in Example 24. Plasma application time
Al deposition was performed for 10 seconds, 30 seconds, 3 minutes, 5 minutes, and 10 minutes.

【0257】プラズマ印加時間が10秒、30秒、3分の
時、得られた膜質は図7と同様であった。プラズマ印加
時間が5分、10分の場合、表面反射率以外の膜質は図
7、表4と同様であったが、表面反射率は、図7に示さ
れる値よりも悪く、基体温度160〜350 ℃の時、ほぼ65
〜75%であった。プラズマ印加時間によらずプラズマ電
力密度が0.02W/cm-3以上の時、第2のAl膜は、SiO2
にも堆積したが、第1のAl膜と第2のAl膜界面に
は、SIMS分析によれば炭素が検出された。
When the plasma application time was 10 seconds, 30 seconds, and 3 minutes, the film quality obtained was the same as in FIG. When the plasma application time was 5 minutes or 10 minutes, the film quality other than the surface reflectance was the same as in FIG. 7 and Table 4, but the surface reflectance was worse than the value shown in FIG. Nearly 65 at 350 ° C
~ 75%. When the plasma power density was 0.02 W / cm -3 or more irrespective of the plasma application time, the second Al film was also deposited on SiO 2 , but the interface between the first Al film and the second Al film was According to SIMS analysis, carbon was detected.

【0258】(実施例26)実施例24と同様の手順でAl
堆積を行った。第1のAl膜堆積工程、表面改質工程、
第2のAl膜堆積工程時のDMAH分圧以外の堆積条件は実
施例24と同じである。DMAH分圧を全圧力の1×10-5, 5
×10-5, 1×10-4, 5×10-4倍とした。
(Example 26) Al was produced in the same procedure as in Example 24.
Deposition was performed. A first Al film deposition step, a surface modification step,
The deposition conditions other than the DMAH partial pressure in the second Al film deposition step are the same as in Example 24. 1 × 10 -5 of all pressure DMAH partial pressure, 5
× 10 −5 , 1 × 10 −4 , 5 × 10 −4 times.

【0259】得られたAl膜の膜質は、図7と同様であ
った。表面改質工程時のプラズマ電力密度が0.01, 0.01
5W/cm-3 の場合、SiO2上にはAl膜は形成されなかっ
た。プラズマ電力密度が0.02W/cm-3以上の時、第2のA
l膜はSiO2上にも堆積したが、第1のAl膜と第2のA
l膜界面には、SIMS分析によれば炭素が検出された。
The quality of the obtained Al film was the same as that of FIG. Plasma power density during surface modification process is 0.01, 0.01
In the case of 5 W / cm -3, no Al film was formed on SiO 2 . When the plasma power density is 0.02 W / cm -3 or more, the second A
1 film was also deposited on SiO 2 , but the first Al film and the second
According to SIMS analysis, carbon was detected at the interface of the 1 film.

【0260】(実施例27)実施例21, 22, 23, 24, 25,
26と同様の手順、条件で実施例5に示される各種基体
(表1,表2,表3に示されるサンプル5-1 〜5-179 )
にAl膜堆積を行った。
(Example 27) Examples 21, 22, 23, 24, 25,
Various substrates shown in Example 5 (samples 5-1 to 5-179 shown in Tables 1, 2 and 3) under the same procedures and conditions as in 26.
An Al film was deposited.

【0261】第1のAl膜堆積工程では、電子供与性表
面上のみに選択的に堆積し、非電子供与性表面にはAl
膜は堆積しなかった。表面改質工程後の第2のAl膜堆
積工程では、第1のAl膜および非電子供与性表面上に
ほぼ同一堆積速度でAl膜が堆積した。堆積したAl膜
の膜質は、実施例21, 22, 23, 24, 25, 26と同様に良好
であった。
In the first Al film deposition step, Al is selectively deposited only on the electron donating surface, and Al is deposited on the non-electron donating surface.
No film was deposited. In the second Al film deposition step after the surface modification step, the Al film was deposited on the first Al film and the non-electron donating surface at substantially the same deposition rate. The film quality of the deposited Al film was as good as in Examples 21, 22, 23, 24, 25 and 26.

【0262】(実施例28)図6に示したCVD 装置を用い
て、実施例1と同様の、SiO2のパターニングされたSi基
体上にAlを堆積した。実施例21と同様の堆積手順でDM
AHを反応管へ輸送し、第3のガスラインからSi2H6 を添
加してAl-Si の堆積を行った。
Example 28 Al was deposited on a SiO 2 patterned Si substrate in the same manner as in Example 1 by using the CVD apparatus shown in FIG. DM in the same deposition procedure as in Example 21
AH was transported to the reaction tube, and Si 2 H 6 was added from the third gas line to deposit Al—Si.

【0263】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用である。第3のガスラインは
Si2H6 用である。
In this embodiment, the DMAH
Supply. Carrier gas DMAH line with H 2.
The second gas line is used for H 2. The third gas line
For Si 2 H 6

【0264】第1のAl-Si 膜堆積工程、表面改質工
程、第2のAl-Si 膜堆積工程の各条件は以下の通りで
ある。
The conditions for the first Al-Si film deposition step, the surface modification step, and the second Al-Si film deposition step are as follows.

【0265】第1のAl-Si 膜堆積工程; 全圧力 :0.1, 1.2, 5Torr DMAH分圧 :全圧力の1×10-3倍 Si2H6 分圧:DMAH分圧の0.01倍 表面改質工程; 全圧力、DMAH分圧、Si2H6 分圧:第1のAl-Si 膜堆積
工程と同じ プラズマ電力密度(W/cm-3):0.01, 0.015, 0.02, 0.0
3, 0.04, 0.06, 0.07, 0.08, 0.10, 0.2, 0.4 プラズマ印加時間:1分 第2のAl-Si 膜堆積工程; 全圧力、DMAH分圧、Si2H6 分圧:第1のAl-Si 膜堆積
工程と同じ 全圧力(3種類)と表面改質工程におけるプラズマ印加
電力(11種類)の組合せについて、それぞれ基体温度を
150 ℃から470 ℃の13水準としてAl-Si 膜堆積を行っ
た。堆積したAl-Si 膜の膜質は図7と、第1のAl膜
と第2のAl-Si 膜界面の炭素の測定結果は表4と同様
であった。基体温度150 ℃では、基体上に膜は堆積しな
かった。また、表面改質工程時のプラズマ印加電力密度
が0.01および 0.015W/cm-3の時、基体温度によれずSiO2
表面上にはAl-Si 膜は堆積しなかった。表面改質工程
時のプラズマ印加電力密度が0.08W/cm-3以上の時、第1
のAl-Si 膜と第2のAl-Si 膜界面に炭素が検出され
た。第1のAl-Si 膜と第2のAl-Si 膜界面のコンタ
クト抵抗は、プラズマ電力密度0.02〜0.07W/cm-3の場合
よりも増大した。
First Al—Si film deposition step; total pressure: 0.1, 1.2, 5 Torr DMAH partial pressure: 1 × 10 −3 times the total pressure Si 2 H 6 partial pressure: 0.01 times the DMAH partial pressure Surface modification Process: Total pressure, DMAH partial pressure, Si 2 H 6 partial pressure: same as the first Al-Si film deposition process Plasma power density (W / cm -3 ): 0.01, 0.015, 0.02, 0.0
3, 0.04, 0.06, 0.07, 0.08, 0.10, 0.2, 0.4 Plasma application time: 1 minute Second Al-Si film deposition process; total pressure, DMAH partial pressure, Si 2 H 6 partial pressure: first Al- For the same combination of total pressure (3 types) and plasma applied power (11 types) in the surface modification process as in the Si film deposition process,
Al-Si film deposition was performed at 13 levels from 150 ° C to 470 ° C. The film quality of the deposited Al-Si film was the same as in FIG. 7, and the measurement results of carbon at the interface between the first Al film and the second Al-Si film were the same as in Table 4. At a substrate temperature of 150 ° C., no film was deposited on the substrate. Further, when the plasma applied power density during the surface modification step was 0.01 and 0.015 W / cm -3 , SiO 2
No Al-Si film was deposited on the surface. When the plasma applied power density during the surface modification step is 0.08 W / cm -3 or more, the first
Carbon was detected at the interface between the Al-Si film and the second Al-Si film. The contact resistance at the interface between the first Al—Si film and the second Al—Si film was increased as compared with the case where the plasma power density was 0.02 to 0.07 W / cm −3 .

【0266】(実施例29)実施例28と同様の手順で、第
1のAl-Si 膜堆積工程および第2のAl-Si 膜堆積工
程におけるSi2H6 分圧を変化させてAl-Si 堆積を行っ
た。第1のAl-Si 膜堆積工程、表面改質工程、および
第2のAl-Si 膜堆積工程の各条件は以下の通りであ
る。
(Example 29) In the same procedure as in Example 28, the partial pressure of Si 2 H 6 in the first Al-Si film deposition step and the second Al-Si film deposition step was changed to change the Al-Si Deposition was performed. The conditions of the first Al-Si film deposition step, the surface modification step, and the second Al-Si film deposition step are as follows.

【0267】第1のAl-Si 膜堆積工程; 全圧力 :0.1, 1.2,5Torr DMAH分圧 :全圧力の1×10-3倍 Si2H6 分圧:DMAH分圧の1×10-3〜1倍 表面改質工程; 全圧力、DMAH分圧、Si2H6 分圧:第1のAl-Si 膜堆積
工程と同じ プラズマ電力密度(W/cm-3):0.01, 0.015, 0.02, 0.0
3, 0.04, 0.06, 0.07, 0.08, 0.10, 0.2, 0.4 プラズマ印加時間:1分 第2のAl-Si 膜堆積工程; 全圧力、DMAH分圧、Si2H6 分圧:第1のAl-Si 膜堆積
工程と同じ 全圧力(3種類)と表面改質工程におけるプラズマ印加
電力(11種類)の組合せについて、それぞれ基体温度を
150 ℃から470 ℃の13水準について、Si2H6 分圧を変化
させてAl-Si 膜堆積を行った。第1のAl-Si 膜堆積
工程でSi表面露出部のみにAl-Si が選択的に堆積し、
第2のAl-Si 膜堆積工程で、第1のAl-Si 膜および
SiO2上にほぼ同一の堆積速度でAl-Si 膜が堆積した。
堆積したAl-Si 膜中のSi含有量は添加したSi2H6 分圧
にほぼ比例して0.005 %から5%まで変化した。堆積し
たAl-Si 膜の膜質は、実施例21の場合と同様良好であ
った。
First Al—Si film deposition step; Total pressure: 0.1, 1.2, 5 Torr DMAH partial pressure: 1 × 10 −3 times the total pressure Si 2 H 6 partial pressure: 1 × 10 −3 of the DMAH partial pressure 11 times surface modification process; total pressure, DMAH partial pressure, Si 2 H 6 partial pressure: same as the first Al-Si film deposition process Plasma power density (W / cm -3 ): 0.01, 0.015, 0.02, 0.0
3, 0.04, 0.06, 0.07, 0.08, 0.10, 0.2, 0.4 Plasma application time: 1 minute Second Al-Si film deposition process; total pressure, DMAH partial pressure, Si 2 H 6 partial pressure: first Al- For the same combination of total pressure (3 types) and plasma applied power (11 types) in the surface modification process as in the Si film deposition process,
Al-Si films were deposited at 13 levels from 150 ° C. to 470 ° C. while changing the partial pressure of Si 2 H 6 . In the first Al-Si film deposition step, Al-Si is selectively deposited only on exposed portions of the Si surface,
In the second Al-Si film deposition step, the first Al-Si film and
An Al-Si film was deposited on SiO 2 at almost the same deposition rate.
The Si content in the deposited Al-Si film varied from 0.005% to 5% almost in proportion to the added Si 2 H 6 partial pressure. The film quality of the deposited Al—Si film was as good as in Example 21.

【0268】(実施例30)実施例28と同様の手順でAl
-Si 堆積を行った。
(Example 30) In the same procedure as in Example 28,
-Si deposition was performed.

【0269】表面改質時のプラズマ印加時間以外の堆積
条件は、実施例28と同じである。プラズマ印加時間を10
秒、30秒、3分、5分、10分としてAl-Si 堆積を行っ
た。
The deposition conditions other than the plasma application time during the surface modification are the same as in Example 28. Plasma application time is 10
Al-Si deposition was performed for seconds, 30 seconds, 3 minutes, 5 minutes, and 10 minutes.

【0270】プラズマ印加時間が10秒、30秒、3分の
時、得られた膜質は図7および表4と同様であった。プ
ラズマ印加時間が5分、10分の場合、表面反射率以外の
膜質は図7、表4と同様であったが、表面反射率は、図
7に示される値よりも悪く、基体温度160 〜350 ℃の
時、ほぼ65〜75%であった。
When the plasma application time was 10 seconds, 30 seconds, and 3 minutes, the obtained film quality was the same as in FIG. 7 and Table 4. When the plasma application time was 5 minutes or 10 minutes, the film quality other than the surface reflectance was the same as in FIG. 7 and Table 4, but the surface reflectance was worse than the value shown in FIG. At 350 ° C., it was approximately 65-75%.

【0271】(実施例31)実施例28と同様の手順でAl
-Si 堆積を行った。
(Example 31) In the same procedure as in Example 28,
-Si deposition was performed.

【0272】第1のAl-Si 膜堆積工程、表面改質工
程、第2のAl-Si 膜堆積工程時のDMAH分圧およびSi2H
6 分圧以外の堆積条件は実施例21と同じである。DMAH分
圧を全圧力の1×10-5,1×10-4,5×10-4倍とした。
Si2H6 分圧はDMAH分圧の0.01倍である。
In the first Al-Si film deposition step, the surface modification step, and the second Al-Si film deposition step, the DMAH partial pressure and the Si 2 H
The deposition conditions other than the 6 partial pressure are the same as in Example 21. The DMAH partial pressure was set to 1 × 10 −5 , 1 × 10 −4 , and 5 × 10 −4 times the total pressure.
The Si 2 H 6 partial pressure is 0.01 times the DMAH partial pressure.

【0273】堆積したAl-Si 膜の膜質は、実施例21の
場合と同様良好であった。
The film quality of the deposited Al—Si film was as good as in Example 21.

【0274】(実施例32)実施例28と同様の手順でAl
-Si 堆積を行った。実施例28と異なるのは、図6の装置
でDMAHラインのキャリアガスにArを用いた。キャリアガ
ス以外の堆積条件は実施例28と同じである。
(Example 32) Al was produced in the same procedure as in Example 28.
-Si deposition was performed. The difference from Example 28 was that the apparatus of FIG. 6 used Ar as the carrier gas for the DMAH line. The deposition conditions other than the carrier gas are the same as in Example 28.

【0275】得られたAl-Si 膜の膜質は、図7と同様
良好であった。表面改質工程時のプラズマ電力密度が0.
01および0.015W/cm-3 の場合、SiO2上にはAl-Si 膜は
形成されなかった。プラズマ電力密度が0.02W/cm-3以上
の時、第2のAl-Si 膜はSiO2上に堆積したが、第1の
Al-Si 膜と第2のAl-Si 膜界面には、SIMS分析によ
れば炭素が検出された。
The film quality of the obtained Al—Si film was as good as in FIG. The plasma power density during the surface modification process is 0.
In the case of 01 and 0.015 W / cm -3, no Al-Si film was formed on SiO 2 . When the plasma power density was 0.02 W / cm -3 or more, the second Al-Si film was deposited on SiO 2 , but the interface between the first Al-Si film and the second Al-Si film was SIMS. Analysis detected carbon.

【0276】(実施例33)実施例29と同様の手順でAl
-Si 堆積を行った。表面改質時のプラズマ印加時間以外
の堆積条件は、実施例24と同じである。プラズマ印加時
間を10秒,30秒,3分,5分,10分としてAl-Si 堆積
を行った。
(Example 33) Al was produced in the same manner as in Example 29.
-Si deposition was performed. The deposition conditions other than the plasma application time during surface modification are the same as in Example 24. Al-Si deposition was performed with plasma application times of 10 seconds, 30 seconds, 3 minutes, 5 minutes, and 10 minutes.

【0277】プラズマ印加時間が10秒,30秒,3分の
時、得られた膜質は図7と同様であった。プラズマ印加
時間が5分、10分の場合、表面反射率以外の膜質は図
7、表4と同様であったが、表面反射率は、図7に示さ
れた値よりも悪く、基体温度160〜350 ℃の時、ほぼ65
〜75%であった。プラズマ印加時間によらずプラズマ電
力密度が0.02W/cm-3以上の時、第2のAl-Si 膜は、Si
O2上にも堆積したが、第1のAl-Si 膜と第2のAl-S
i 膜界面には、SIMS分析によれば炭素が検出された。
When the plasma application time was 10 seconds, 30 seconds, and 3 minutes, the film quality obtained was the same as in FIG. When the plasma application time was 5 minutes or 10 minutes, the film quality other than the surface reflectance was the same as in FIG. 7 and Table 4, but the surface reflectance was worse than the value shown in FIG. Almost 65 at 350 ° C
~ 75%. When the plasma power density is 0.02 W / cm -3 or more regardless of the plasma application time, the second Al-Si film
Although deposited on O 2 , the first Al—Si film and the second Al—S
Carbon was detected at the i-film interface by SIMS analysis.

【0278】(実施例34)実施例28と同様の手順でAl
堆積を行った。第1のAl-Si 膜堆積工程、表面改質工
程、第2のAl-Si 膜堆積工程時のDMAH分圧以外の堆積
条件は実施例28と同じである。DMAH分圧を全圧力の1×
10-5,5×10-5,1×10-4,5×10-4倍とした。Si2H6
分圧は、DMAH分圧の1×10-3倍である。
(Example 34) Al was produced in the same procedure as in Example 28.
Deposition was performed. The deposition conditions other than the partial pressure of DMAH in the first Al-Si film deposition step, the surface modification step, and the second Al-Si film deposition step are the same as those in Example 28. DMAH partial pressure is 1 × of total pressure
10 -5 , 5 × 10 -5 , 1 × 10 -4 and 5 × 10 -4 times. Si 2 H 6
The partial pressure is 1 × 10 −3 times the DMAH partial pressure.

【0279】得られたAl膜の膜質は、図7と同様であ
った。表面改質工程時のプラズマ電力密度が0.01,0.01
5W/cm-3 の場合、SiO2上にはAl-Si 膜は形成されなか
った。プラズマ電力密度が0.02W/cm-3以上の時、第2の
Al-Si 膜はSiO2上に堆積したが、第1のAl-Si 膜と
第2のAl-Si 膜界面には、SIMS分析によれば炭素が検
出された。
The quality of the obtained Al film was the same as that of FIG. Plasma power density during surface modification process is 0.01, 0.01
At 5 W / cm -3, no Al-Si film was formed on SiO 2 . When the plasma power density was 0.02 W / cm -3 or more, the second Al-Si film was deposited on SiO 2 , but the interface between the first Al-Si film and the second Al-Si film was SIMS. Analysis detected carbon.

【0280】(実施例35)実施例28, 29, 30, 31, 32,
33および34と同様の手順、条件で実施例5に示した各種
基体(表1,表2,表3に示されるサンプル5-1 〜5-17
9 )にAl-Si 膜堆積を行った。
(Example 35) Examples 28, 29, 30, 31, 32,
Various substrates shown in Example 5 (samples 5-1 to 5-17 shown in Tables 1, 2 and 3) under the same procedures and conditions as in 33 and 34.
9) An Al-Si film was deposited.

【0281】第1のAl-Si 膜堆積工程では、電子供与
性表面上のみに選択的に堆積し、非電子供与性表面には
Al-Si 膜は堆積しなかった。表面改質工程後の第2の
Al-Si 膜堆積工程では、第1のAl-Si 膜および非電
子供与性表面上にほぼ同一堆積速度でAl-Si 膜が堆積
した。堆積したAl-Si 膜の膜質は、実施例28, 29,30,
31, 32, 33および34と同様良好であった。
In the first Al—Si film deposition step, deposition was selectively performed only on the electron donating surface, and no Al—Si film was deposited on the non-electron donating surface. In the second Al-Si film deposition step after the surface modification step, the Al-Si film was deposited on the first Al-Si film and the non-electron donating surface at substantially the same deposition rate. The film quality of the deposited Al-Si film was as shown in Examples 28, 29, 30,
As good as 31, 32, 33 and 34.

【0282】(実施例36)図6に示したCVD 装置を用い
て、SiO2のパターニングされたSi基体上にAlを堆積し
た。
Example 36 Al was deposited on a SiO 2 patterned Si substrate by using the CVD apparatus shown in FIG.

【0283】SiO2をパターニングしたSi基体の作製方法
は実施例1の場合と同様である。
The method of manufacturing a Si substrate on which SiO 2 is patterned is the same as that in the first embodiment.

【0284】まず、Al堆積手順を説明する。First, the procedure for depositing Al will be described.

【0285】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。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。ただし、
反応室の真空度が1×10-8Torrまで排気できなくてもA
lは堆積する。
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. Transfer chamber is approximately 1 × 10
After evacuating to −6 Torr, the gate valve 13 is opened and the wafer is mounted on the wafer holder 3. 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. However,
Even if the degree of vacuum in the reaction chamber cannot be exhausted to 1 × 10 -8 Torr, A
l deposits.

【0286】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用である。
In the present embodiment, the DMAH
Supply. Carrier gas DMAH line with H 2.
The second gas line is used for H 2.

【0287】第2のガスラインからH2を流して、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。本実施例での圧力は、0.1 乃至5torr で
ある。その後、ヒータ4に通電しウェハを加熱する。ウ
ェハが所定の温度に到達した後、プラズマ発生電極16,
16′, 16″に高周波電力を印加して、反応管2内にプラ
ズマを発生させる。この時のプラズマ発生を「第1のプ
ラズマ」とする。プラズマ発生用電源の発振周波数は、
略々13.56MHzである。
H 2 is supplied from the second gas line to adjust the opening of the slow leak valve 8 so that the pressure in the reaction tube 2 becomes a predetermined value. The pressure in this embodiment is 0.1 to 5 torr. Thereafter, the heater 4 is energized to heat the wafer. After the wafer reaches a predetermined temperature, the plasma generating electrodes 16,
High-frequency power is applied to 16 ', 16 "to generate plasma in the reaction tube 2. The plasma generation at this time is referred to as" first plasma ". The oscillation frequency of the power supply for plasma generation is
It is about 13.56 MHz.

【0288】プラズマ発生後、DMAHラインよりDMAHを反
応管内へ導入する。DMAHの分圧は、全圧の略々1×10-5
乃至2×10-3倍である。DMAHを導入するとAlが堆積す
る。この過程で堆積するAl膜を第1のAl膜とする。
After plasma generation, DMAH is introduced into the reaction tube from the DMAH line. The partial pressure of DMAH is approximately 1 × 10 -5 of the total pressure
To 2 × 10 -3 times. When DMAH is introduced, Al is deposited. The Al film deposited in this process is referred to as a first Al film.

【0289】所定の時間が経過した後、基体温度,全圧
力,DMAH分圧を一定に保ったまま、プラズマの発生電力
を増大させる。この時のプラズマ発生を「第2のプラズ
マ」とする。一定の時間(ここで第2のプラズマ発生中
を表面改質工程とし、一定の時間を第2のプラズマ発生
時間とする。)経過後、全圧力,DMAH分圧,基体温度を
一定に保ったまま、再びプラズマ電力を小さくする。小
さくしたプラズマ発生状態を第3のプラズマとする。第
3のプラズマ発生中に堆積するAl膜を第2のAlとす
る。
After a predetermined time has elapsed, the plasma generation power is increased while keeping the substrate temperature, the total pressure, and the DMAH partial pressure constant. The plasma generation at this time is referred to as “second plasma”. After a certain period of time (where the second plasma generation is the surface modification step and the certain period of time is the second plasma generation time), the total pressure, the DMAH partial pressure, and the substrate temperature were kept constant. As it is, the plasma power is reduced again. The reduced plasma generation state is referred to as a third plasma. The Al film deposited during the generation of the third plasma is referred to as a second Al.

【0290】所定の時間経過後、ヒータ4の加熱を停止
し、ウェハの冷却をおこなう。H2ガスの供給を止め、反
応容器2内を排気し、ウェハを搬送室へ移送する。搬送
室のみを大気に開放してウェハを取り出す。
After the elapse of a predetermined time, the heating of the heater 4 is stopped, and the wafer is cooled. The supply of the H 2 gas is stopped, the inside of the reaction vessel 2 is evacuated, and the wafer is transferred to the transfer chamber. Only the transfer chamber is opened to the atmosphere and the wafer is taken out.

【0291】基体温度を,150℃,160℃,200℃,250℃,270
℃, 300 ℃,350℃,370℃,400℃,430℃,450℃,470℃の13
通りに設定し、前述した手順でAl膜を堆積した。
The substrate temperature was 150 ° C., 160 ° C., 200 ° C., 250 ° C., 270 ° C.
℃, 300 ℃, 350 ℃, 370 ℃, 400 ℃, 430 ℃, 450 ℃, 470 ℃ 13
The Al film was deposited according to the procedure described above.

【0292】第1のAl堆積工程時、 全圧力:0.1torr,1.2torr,5torr DMAH分圧:全圧力の1×10-3倍 第1のプラズマ発生電力(W/cm-3):0.01, 0.015, 0.03,
0.04, 0.06, 0.07, 0.08, 0.10, 0.20, 0.40 表面改質工程時、 全圧力およびDMAH分圧:第1のAl膜堆積工程と同じ 第2のプラズマ発生電力(W/cm-3):0.01, 0.015, 0.03,
0.04, 0.06, 0.07, 0.08, 0.10, 0.20, 0.40 第2のプラズマ発生時間:1分 第3のAl膜堆積工程時、 全圧力およびDMAH分圧:第1のAl堆積工程と同じ 第3のプラズマ発生電力(W/cm-3):第1のAl堆積工程
と同じ Al堆積の結果は以下の通りであった。
At the time of the first Al deposition step, total pressure: 0.1 torr, 1.2 torr, 5 torr DMAH partial pressure: 1 × 10 −3 times the total pressure First plasma generation power (W / cm −3 ): 0.01, 0.015, 0.03,
0.04, 0.06, 0.07, 0.08, 0.10, 0.20, 0.40 Total pressure and DMAH partial pressure during the surface modification step: same as the first Al film deposition step Second plasma generation power (W / cm -3 ): 0.01 , 0.015, 0.03,
0.04, 0.06, 0.07, 0.08, 0.10, 0.20, 0.40 Second plasma generation time: 1 minute During the third Al film deposition step, total pressure and DMAH partial pressure: same as the first Al deposition step Third plasma Generated power (W / cm -3 ): same as in the first Al deposition step. The results of Al deposition were as follows.

【0293】第1のAl膜堆積工程において、第1のプ
ラズマ発生電力によってAl堆積の様子は異なった。す
なわち、第1のプラズマ発生電力密度が0.01および 0.0
15Wcm-3 の時は図8(a) に示すようにAlはSi上にのみ
選択的に堆積し、表面改質工程を経て堆積された第2の
Al膜は図8(c) に示すように平坦であった。一方電力
密度が大きくなるとAlは図8(b) に示すようにSi上の
みでなく、SiO2にも堆積し、その後形成された第2のA
l膜は図8(d) に示すように平坦性の劣ったものであっ
た。第1のAl膜堆積工程において、第1のプラズマ発
生電力密度を変えて堆積したときの、Al膜の堆積形
態,炭素含有,反射率を図9に示す。また、第1のAl
膜堆積工程,表面改質工程,第2のAl膜堆積工程によ
り堆積したAl膜の堆積形態,炭素含有反射率を表5に
示す。いずれの場合にも、反射率は実施例21に比較して
劣った結果となった。尚、Si2H6 を添加してAl-Si を
堆積した場合も同様の結果が得られた。
In the first Al film deposition step, the state of Al deposition was different depending on the first plasma generation power. That is, the first plasma generation power density is 0.01 and 0.0
At 15 Wcm -3 , Al is selectively deposited only on Si as shown in FIG. 8A, and the second Al film deposited through the surface modification step is as shown in FIG. 8C. Was flat. On the other hand, when the power density is increased, Al is deposited not only on Si but also on SiO 2 as shown in FIG.
The l film had poor flatness as shown in FIG. 8 (d). FIG. 9 shows the form of deposition, carbon content, and reflectance of the Al film when the first plasma generation power density was changed in the first Al film deposition step. Also, the first Al
Table 5 shows the deposition form and the carbon-containing reflectance of the Al film deposited in the film deposition step, the surface modification step, and the second Al film deposition step. In each case, the reflectance was inferior to that of Example 21. Similar results were obtained when Al-Si was deposited by adding Si 2 H 6 .

【0294】[0294]

【表5】 [Table 5]

【0295】(実施例37)実施例1と同じ手順でSiO2
パターニングされたSi基体を作製した。ついで図2に示
した装置を用い、実施例1と同様にしてSi上にのみ選択
的に第1のAlを堆積した。このSi基体をスパッタ装置
にセットし、10-2TorrのAr雰囲気中でRFスパッタエッチ
ングを行った。基体ホルダーを200 ℃に保ち、100Wの高
周波電力を高周波電極に印加して60秒間エッチングし
た。この結果、第1のAl表面の厚さ約100 Åの酸化物
と共にSiO2の表面も同じ厚さだけ除去され、同時にSiO2
表面が改質された。次にAlをターゲットとして、直流
スパッタリングによってAl膜を堆積した。10-2Torrの
Ar雰囲気,基体ホルダーの温度250 ℃,直流電力7kW の
条件で1000Å/ 分の堆積速度で第2のAl膜がSi上およ
びSiO2上に一様に堆積した。第1のAl膜と第2のAl
膜との界面には高抵抗層は存在しなかった。
(Example 37) An Si substrate on which SiO 2 was patterned was produced in the same procedure as in Example 1. Next, the first Al was selectively deposited only on Si in the same manner as in Example 1 using the apparatus shown in FIG. This Si substrate was set in a sputtering apparatus, and RF sputter etching was performed in an Ar atmosphere of 10 -2 Torr. The substrate holder was kept at 200 ° C., and high-frequency power of 100 W was applied to the high-frequency electrode to perform etching for 60 seconds. As a result, SiO 2 surfaces with oxides having a thickness of about 100 Å of the first Al surface is also removed by the same thickness, simultaneously SiO 2
The surface has been modified. Next, an Al film was deposited by DC sputtering using Al as a target. 10 -2 Torr
A second Al film was uniformly deposited on Si and SiO 2 at a deposition rate of 1000Å / min under the conditions of an Ar atmosphere, a substrate holder temperature of 250 ° C., and a DC power of 7 kW. First Al film and second Al film
There was no high resistance layer at the interface with the film.

【0296】第1のAlの膜の選択堆積は先に説明した
実施例のいずれの方法によってもよく、スパッタエッチ
ングおよびスパッタ堆積による第2のAl膜の非選択的
堆積は、上述の条件に限られず、通常のスパッタリング
条件で行うことができる。
The selective deposition of the first Al film may be performed by any of the methods described in the above embodiments, and the non-selective deposition of the second Al film by sputter etching and sputter deposition is not limited to the above conditions. Instead, it can be performed under ordinary sputtering conditions.

【0297】Si上に第1のAl-Si 合金膜を選択的に堆
積させ、スパッタエッチングによって第1のAl-Si 膜
の表面酸化物とSiO2表面を除去し、Al-Si 合金をター
ゲットして第2のAl-Si 合金膜を一様に堆積できるこ
とはいうまでもない。
[0297] A first Al-Si alloy film is selectively deposited on Si, the surface oxide and the SiO 2 surface of the first Al-Si film are removed by sputter etching, and the Al-Si alloy is targeted. Needless to say, the second Al-Si alloy film can be uniformly deposited.

【0298】[0298]

【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
基体上の絶縁膜に設けた開孔部内と絶縁膜上に連続して
形成できるので、優れた特性の半導体集積装置用配線構
造を高速に、かつ廉価に製造することができる。
As described above, according to the present invention,
A low-resistance, dense and flat Al or Al-Si film can be formed continuously in the opening formed in the insulating film on the substrate and on the insulating film, so that a wiring structure for a semiconductor integrated device having excellent characteristics can be formed at high speed. And can be manufactured at low cost.

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

【図1】 本発明による配線構造製造法による配線用の
膜形成の様子を説明するための模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a state of forming a wiring film by a wiring structure manufacturing method according to the present invention.

【図2】 本発明の適用可能な堆積膜形成装置の一例を
示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic view showing an example of a deposited film forming apparatus to which the present invention can be applied.

【図3】 本発明の適用可能な堆積膜形成装置の他の例
を示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic view showing another example of a deposited film forming apparatus to which the present invention can be applied.

【図4】 本発明の適用可能な堆積膜形成装置の他の例
を示す模式図である。
FIG. 4 is a schematic view showing another example of a deposited film forming apparatus to which the present invention can be applied.

【図5】 本発明の適用可能な堆積膜形成装置のさらに
他の例を示す模式図である。
FIG. 5 is a schematic view showing still another example of a deposited film forming apparatus to which the present invention can be applied.

【図6】 本発明の適用可能な堆積膜形成装置のさらに
他の例を示す模式図である。
FIG. 6 is a schematic view showing still another example of a deposited film forming apparatus to which the present invention can be applied.

【図7】 基板温度を変えて形成したアルミニウム膜の
評価結果を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing evaluation results of an aluminum film formed by changing a substrate temperature.

【図8】 本発明による配線構造製造法による配線用の
膜形成を説明するための模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining formation of a wiring film by a wiring structure manufacturing method according to the present invention.

【図9】 第1のAl膜堆積工程においてプラズマ発生
電力密度を変えて堆積したときの膜の堆積形態、炭素含
有量および反射率を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a deposition form, a carbon content, and a reflectance of a film when the deposition is performed while changing the plasma generation power density in the first Al film deposition step.

【図10】 従来の堆積膜形成法による膜形成の様子を
説明するための模式図である。
FIG. 10 is a schematic diagram for explaining a state of film formation by a conventional deposited film formation method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 13 ゲートバルブ 14 プラズマ発生用電源 15 プラズマ発生領域 16, 16′, 16″ 金属電極 21 光透過窓 22 ウェハ加熱用ランプ 50 石英製外側反応管 51 石英製内側反応管 52 原料ガス導入ライン 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 90 電子供与性基体 91 非電子供与性の薄膜 92 堆積膜 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 13 Gate valve 14 Power supply for plasma generation 15 Plasma generation area 16, 16 ' , 16 ″ Metal electrode 21 Light transmission window 22 Wafer heating lamp 50 Quartz outer reaction tube 51 Quartz inner reaction tube 52 Source gas introduction line 53 Gas exhaust port 54 Metal flange 56 Substrate holder 57 Substrate 58 Gas flow 59 Heater section 90 Electron-donating substrate 91 Non-electron-donating thin film 92 Deposited film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−248471(JP,A) 特開 昭62−123716(JP,A) 特開 平3−35526(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/28 - 21/288 H01L 21/3205 H01L 21/3213 H01L 21/44 - 21/445 H01L 21/768 H01L 29/40 - 29/51 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-61-248471 (JP, A) JP-A-62-123716 (JP, A) JP-A-3-35526 (JP, A) (58) Survey Field (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 21/28-21/288 H01L 21/3205 H01L 21/3213 H01L 21/44-21/445 H01L 21/768 H01L 29/40-29/51

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 開孔部が設けられた絶縁膜を有する基体
をCVD装置内に配する工程、 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℃以下の範囲に前記基体の温度を維持し、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
記基体上に供給してアルミニウムを前記開孔部内に形成
する工程、 前記開孔部内にアルミニウムが形成された前記絶縁膜の
表面を表面改質する工程、および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
に前記基体の温度を維持し、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基体上に供給して、
表面改質された前記絶縁膜の上および前記開孔部内のア
ルミニウムの上にアルミニウム膜を形成する工程を有す
ることを特徴とする半導体集積回路装置用配線構造の製
造法。
A step of disposing a substrate having an insulating film provided with an opening in a CVD apparatus, maintaining the temperature of the substrate at a temperature not lower than the decomposition temperature of alkyl aluminum hydride and not higher than 450 ° C. Supplying aluminum hydride gas and hydrogen gas onto the substrate to form aluminum in the opening; and modifying the surface of the insulating film in which aluminum is formed in the opening, and Maintaining the temperature of the substrate in the range of not less than the decomposition temperature of alkyl aluminum hydride and 450 ° C. or less, supplying a gas of alkyl aluminum hydride and hydrogen gas onto the substrate,
A method for manufacturing a wiring structure for a semiconductor integrated circuit device, comprising a step of forming an aluminum film on the surface-modified insulating film and on aluminum in the opening.
【請求項2】 前記アルミニウム膜がシリコンを含むこ
とを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路装置用
配線構造の製造法。
2. The method according to claim 1, wherein the aluminum film contains silicon.
【請求項3】 基体上に絶縁膜を有し、該絶縁膜に設け
られた開孔部に導電体が充填され、該開孔部が平坦化さ
れており、該開孔部下の前記基体の表面と前記絶縁膜の
上に設けられた導電膜とを電気的に接続した配線構造を
有する半導体集積回路装置用配線構造の製造法におい
て、 前記開孔部が設けられた絶縁膜を有する基体をCVD装
置内に配し、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℃以下の範囲に前記基体の温度を
維持し、アルキルアルミニウムハイドライドのガスと水
素ガスとを前記基体上に供給して単結晶アルミニウムを
前記開孔部内に形成する工程、 前記開孔部内に単結晶アルミニウムが形成された前記絶
縁膜の表面を表面改質する工程、および表面改質された
前記絶縁膜の上および前記開孔部内の単結晶アルミニウ
ムの上に前記導電膜を形成する工程を有することを特徴
とする半導体集積回路装置用配線構造の製造法。
3. An insulating film is provided on a substrate, an opening provided in the insulating film is filled with a conductor, the opening is flattened, and the opening of the substrate below the opening is formed. In a method of manufacturing a wiring structure for a semiconductor integrated circuit device having a wiring structure in which a surface and a conductive film provided on the insulating film are electrically connected, a substrate having the insulating film provided with the opening is provided. Disposing in a CVD apparatus, maintaining the temperature of the substrate in a range of not less than the decomposition temperature of alkyl aluminum hydride and not more than 450 ° C., supplying a gas of alkyl aluminum hydride and hydrogen gas onto the substrate, Forming a hole in the opening, a step of modifying the surface of the insulating film in which single-crystal aluminum is formed in the opening, and a step on the surface-modified insulating film and in the opening. Simply Preparation of a semiconductor integrated circuit device wiring structure characterized by comprising a step of forming the conductive film on the crystal aluminum.
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