JP3085247B2 - 金属薄膜の形成方法 - Google Patents
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
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- C23C16/045—Coating cavities or hollow spaces, e.g. interior of tubes; Infiltration of porous substrates
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- Y10T29/49165—Manufacturing circuit on or in base by forming conductive walled aperture in base
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属薄膜の形成方
法より詳しくは配線用金属薄膜の形成方法に関する。
法より詳しくは配線用金属薄膜の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩの高集積化、高速化のために、Ｌ
ＳＩの設計ルールは微細化し、配線の幅や接続孔の径は
小さくなり、アスペクト比は大きくなっている。このよ
うな配線用の溝や接続孔の埋め込み方法として、原理的
に段差被覆性の良い気相化学成長法を用いた金属膜の形
成方法が開発されている。
ＳＩの設計ルールは微細化し、配線の幅や接続孔の径は
小さくなり、アスペクト比は大きくなっている。このよ
うな配線用の溝や接続孔の埋め込み方法として、原理的
に段差被覆性の良い気相化学成長法を用いた金属膜の形
成方法が開発されている。
【０００３】従来の金属薄膜の形成方法の例を図２に示
す。この従来例は Proceedings ofVLSI Multilevel Int
erconnection Conference, 1993, 463-469 頁に記載さ
れている。この方法による金属薄膜の形成方法は、まず
図２（ａ）に示すように、基板１０１の全面に絶縁膜１
０２を堆積後、接続孔１０４を開口する。続いて、バリ
アメタル１０３を堆積する。次に、ジメチルアルミニウ
ムハイドライドを用いた気相化学成長法により、アルミ
ニウム１０５を堆積させる。すると、図２（ｂ）に示す
ように、接続孔１０４の内部にボイド１０６が形成され
ることがある。ボイドが形成される原因は、気相化学成
長法で堆積したアルミニウム膜は、表面に凹凸のある荒
れた膜であることである。つまり、アルミニウム膜が堆
積する過程で表面荒れが起こり、接続孔上部で凸部同士
が接することにより、接続孔内部への原料供給が遮断さ
れ、ボイドとなって残るためである。
す。この従来例は Proceedings ofVLSI Multilevel Int
erconnection Conference, 1993, 463-469 頁に記載さ
れている。この方法による金属薄膜の形成方法は、まず
図２（ａ）に示すように、基板１０１の全面に絶縁膜１
０２を堆積後、接続孔１０４を開口する。続いて、バリ
アメタル１０３を堆積する。次に、ジメチルアルミニウ
ムハイドライドを用いた気相化学成長法により、アルミ
ニウム１０５を堆積させる。すると、図２（ｂ）に示す
ように、接続孔１０４の内部にボイド１０６が形成され
ることがある。ボイドが形成される原因は、気相化学成
長法で堆積したアルミニウム膜は、表面に凹凸のある荒
れた膜であることである。つまり、アルミニウム膜が堆
積する過程で表面荒れが起こり、接続孔上部で凸部同士
が接することにより、接続孔内部への原料供給が遮断さ
れ、ボイドとなって残るためである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来例では、
接続孔中のボイドによって電流密度が上昇し、エレクト
ロマイグレーションと呼ばれる電流によるアルミニウム
原子の移動現象が加速され、配線が断線しやすくなり、
配線の信頼性が低下するという問題がある。この発明の
目的はこのような従来の技術の問題点を解決し、接続孔
の埋め込みを完全に行うことのできる金属薄膜の形成方
法を提供することにある。
接続孔中のボイドによって電流密度が上昇し、エレクト
ロマイグレーションと呼ばれる電流によるアルミニウム
原子の移動現象が加速され、配線が断線しやすくなり、
配線の信頼性が低下するという問題がある。この発明の
目的はこのような従来の技術の問題点を解決し、接続孔
の埋め込みを完全に行うことのできる金属薄膜の形成方
法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は次のようであ
る。
る。
【０００６】１．基板上に絶縁膜を堆積し、前記絶縁膜
に接続孔又は配線用溝を形成する工程と、前記接続孔又
は配線用溝の形成された基板全面に気相化学成長法で下
地としての第１の金属膜を形成する工程と、前記第１の
金属膜と同種の第２の金属膜を前記第１の金属膜の形成
時の堆積温度に比べ高温で気相化学成長法により所望の
厚さに形成する工程からなる配線用金属薄膜の形成方法
において、第１の金属膜の気相化学成長に用いる原料を
第２の金属膜の気相化学成長に用いる原料の分解温度に
比べ分解温度の低い原料を用いることを特徴とする配線
用金属薄膜の形成方法。
に接続孔又は配線用溝を形成する工程と、前記接続孔又
は配線用溝の形成された基板全面に気相化学成長法で下
地としての第１の金属膜を形成する工程と、前記第１の
金属膜と同種の第２の金属膜を前記第１の金属膜の形成
時の堆積温度に比べ高温で気相化学成長法により所望の
厚さに形成する工程からなる配線用金属薄膜の形成方法
において、第１の金属膜の気相化学成長に用いる原料を
第２の金属膜の気相化学成長に用いる原料の分解温度に
比べ分解温度の低い原料を用いることを特徴とする配線
用金属薄膜の形成方法。
【０００７】
【０００８】２．前記第１及び第２の金属膜の主成分が
アルミニウムであり、この金属薄膜を形成するための原
料が、トリイソブチルアルミニウムＴＩＢＡ、ジメチル
アルミニウムハイドライドＤＭＡＨ、モノメチルアルミ
ニウムダイハイドライドＭＭＡＤＨ、ジエチルアルミニ
ウムハイドライドＤＥＡＨ、トリメチルアミンアランＴ
ＭＡＡ、トリエチルアミンアランＴＥＡＡ、およびジメ
チルエチルアミンアランＤＭＥＡＡの中から選ばれるこ
とを特徴とする上記１に記載の配線用金属薄膜の形成方
法。
アルミニウムであり、この金属薄膜を形成するための原
料が、トリイソブチルアルミニウムＴＩＢＡ、ジメチル
アルミニウムハイドライドＤＭＡＨ、モノメチルアルミ
ニウムダイハイドライドＭＭＡＤＨ、ジエチルアルミニ
ウムハイドライドＤＥＡＨ、トリメチルアミンアランＴ
ＭＡＡ、トリエチルアミンアランＴＥＡＡ、およびジメ
チルエチルアミンアランＤＭＥＡＡの中から選ばれるこ
とを特徴とする上記１に記載の配線用金属薄膜の形成方
法。
【０００９】
【００１０】３．前記第１及び第２の金属膜の主成分が
銅であり、この金属薄膜を形成するための原料が、ヘキ
サフロロアセチルアセトナート銅トリメチルビニルシラ
ン（ｈｆａｃ）Ｃｕ（ＶＴＭＳ）、シクロペンタジエニ
ルトリエチルホスフィン銅ＣｐＣｕＴＥＰ、アセチルア
セトナート銅Ｃｕ（ＡＣＡＣ） 2 、ジピバロイルメタン
銅Ｃｕ（ＤＰＭ） 2 、ヘプタフロロブタノイルピバロイ
ルメタン銅Ｃｕ（ＦＯＤ） 2 、ペンタフロロＰロパノイ
ルピバロイルメタン銅Ｃｕ（ＰＰＭ） 2 、およびヘキサ
フロロブタノイルピバロイルメタン銅Ｃｕ（ＨＦＡ） 2
の中から選ばれることを特徴とする上記１に記載の配線
用金属薄膜の形成方法。
銅であり、この金属薄膜を形成するための原料が、ヘキ
サフロロアセチルアセトナート銅トリメチルビニルシラ
ン（ｈｆａｃ）Ｃｕ（ＶＴＭＳ）、シクロペンタジエニ
ルトリエチルホスフィン銅ＣｐＣｕＴＥＰ、アセチルア
セトナート銅Ｃｕ（ＡＣＡＣ） 2 、ジピバロイルメタン
銅Ｃｕ（ＤＰＭ） 2 、ヘプタフロロブタノイルピバロイ
ルメタン銅Ｃｕ（ＦＯＤ） 2 、ペンタフロロＰロパノイ
ルピバロイルメタン銅Ｃｕ（ＰＰＭ） 2 、およびヘキサ
フロロブタノイルピバロイルメタン銅Ｃｕ（ＨＦＡ） 2
の中から選ばれることを特徴とする上記１に記載の配線
用金属薄膜の形成方法。
【００１１】
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を用い
て説明する。図１は本発明の配線用金属薄膜の形成方法
の一例の工程を説明する断面図である。図１（ａ）にお
いて基板１上に絶縁膜２を堆積し、次いでバリアメタル
３で被覆した接続孔４を常法で形成する。次に図１
（ｂ）に示すように、バリアメタル３上に気相化学成長
法により第１の金属膜５を形成する。ついで図１（ｃ）
に示すように、第２の金属膜６を形成する。
て説明する。図１は本発明の配線用金属薄膜の形成方法
の一例の工程を説明する断面図である。図１（ａ）にお
いて基板１上に絶縁膜２を堆積し、次いでバリアメタル
３で被覆した接続孔４を常法で形成する。次に図１
（ｂ）に示すように、バリアメタル３上に気相化学成長
法により第１の金属膜５を形成する。ついで図１（ｃ）
に示すように、第２の金属膜６を形成する。
【００１３】この場合第１の金属膜５は緻密で平滑な薄
い下地の膜であり、第２の金属膜（ｂ）は、第１の金属
膜５の形成時よりも高い温度で、所望の厚さまで形成す
ることが本発明のポイントである。
い下地の膜であり、第２の金属膜（ｂ）は、第１の金属
膜５の形成時よりも高い温度で、所望の厚さまで形成す
ることが本発明のポイントである。
【００１４】第１の気相化学成長において、基板温度を
高くすると接続孔や配線溝の埋め込みが完全にはできな
くなる。これは以下のように説明できる。アルミニウム
や銅の成長がVolmer-weber型の成長様式に従い、成長初
期にまず金属の島が形成され、成長が進むにしたがって
この島が合体して膜となる。このような成長において
は、基板温度が高いと島の密度が粗になり、ある島が優
先的に成長することによって、接続孔上部が塞がれ、接
続孔内部は島のまま残ることになるためである。
高くすると接続孔や配線溝の埋め込みが完全にはできな
くなる。これは以下のように説明できる。アルミニウム
や銅の成長がVolmer-weber型の成長様式に従い、成長初
期にまず金属の島が形成され、成長が進むにしたがって
この島が合体して膜となる。このような成長において
は、基板温度が高いと島の密度が粗になり、ある島が優
先的に成長することによって、接続孔上部が塞がれ、接
続孔内部は島のまま残ることになるためである。
【００１５】一方、第２の気相化学成長において、基板
温度を高くしないと、原料分子や原料分子の分解物など
が表面で十分に移動できなくなり、接続孔や配線溝の内
部の埋め込みができなくなり、ボイドが残ることにな
る。
温度を高くしないと、原料分子や原料分子の分解物など
が表面で十分に移動できなくなり、接続孔や配線溝の内
部の埋め込みができなくなり、ボイドが残ることにな
る。
【００１６】金属膜としてアルミニウム膜を形成する場
合、接続孔中のアルミニウム膜にボイドを引き起こす原
因となる表面荒れは、アルミニウム膜の膜厚に依存す
る、つまり、図３に示すように、膜の平滑さを示す反射
率がアルミニウム膜の膜厚の増加と共に減少することが
前記従来例に記載されている。したがって、薄いアルミ
ニウム膜は表面が平滑である。
合、接続孔中のアルミニウム膜にボイドを引き起こす原
因となる表面荒れは、アルミニウム膜の膜厚に依存す
る、つまり、図３に示すように、膜の平滑さを示す反射
率がアルミニウム膜の膜厚の増加と共に減少することが
前記従来例に記載されている。したがって、薄いアルミ
ニウム膜は表面が平滑である。
【００１７】そこで、まず、第１段階として、段差被覆
性に優れた気相化学成長法で基板全面に薄い緻密で平滑
な金属膜を堆積させる。続いて、第２段階として、基板
温度を上昇させ、同一金属を堆積できる原料を用いて気
相化学成長を所望の厚さまで行う。金属原料自身や原料
の分解物のすでに形成された薄膜上での表面移動度は、
温度の上昇と共に増加する。また、このような表面に物
理吸着した分解物などは、幾何学的凹部に滞留しやす
く、このような場所で化学吸着し、膜となる。このた
め、接続孔内部が金属で埋め込まれ、接続孔中にボイド
が形成されないことを初めて見出しこの発明を完成し
た。さらに、このような埋め込みは配線溝に対しても同
様であった。
性に優れた気相化学成長法で基板全面に薄い緻密で平滑
な金属膜を堆積させる。続いて、第２段階として、基板
温度を上昇させ、同一金属を堆積できる原料を用いて気
相化学成長を所望の厚さまで行う。金属原料自身や原料
の分解物のすでに形成された薄膜上での表面移動度は、
温度の上昇と共に増加する。また、このような表面に物
理吸着した分解物などは、幾何学的凹部に滞留しやす
く、このような場所で化学吸着し、膜となる。このた
め、接続孔内部が金属で埋め込まれ、接続孔中にボイド
が形成されないことを初めて見出しこの発明を完成し
た。さらに、このような埋め込みは配線溝に対しても同
様であった。
【００１８】前記第１及び第２の金属膜の主成分がアル
ミニウムである場合、原料として、トリイソブチルアル
ミニウムＴＩＢＡ、ジメチルアルミニウムハイドライド
ＤＭＡＨ、モノメチルアルミニウムダイハイドライドＭ
ＭＡＤＨ、ジエチルアルミニウムハイドライドＤＥＡ
Ｈ、トリメチルアミンアランＴＭＡＡ、トリエチルアミ
ンアランＴＥＡＡ、ジメチルエチルアミンアランＤＭＥ
ＡＡ又はこれらを含む混合物や分子間化合物が用いられ
る。これら原料（単品）の気相化学成長条件を表１に示
す。
ミニウムである場合、原料として、トリイソブチルアル
ミニウムＴＩＢＡ、ジメチルアルミニウムハイドライド
ＤＭＡＨ、モノメチルアルミニウムダイハイドライドＭ
ＭＡＤＨ、ジエチルアルミニウムハイドライドＤＥＡ
Ｈ、トリメチルアミンアランＴＭＡＡ、トリエチルアミ
ンアランＴＥＡＡ、ジメチルエチルアミンアランＤＭＥ
ＡＡ又はこれらを含む混合物や分子間化合物が用いられ
る。これら原料（単品）の気相化学成長条件を表１に示
す。
【００１９】
【表１】 表１ アルミニウム原料の気相化学成長条件原料名 成膜温度（℃） ＴＩＢＡ ２００−５００ ＤＭＡＨ １００−３００ ＭＭＡＤＨ １００−３００ ＤＥＡＨ １００−３００ ＴＭＡＡ ７０−５００ ＴＥＡＡ ７０−５００ ＤＭＥＡＡ ７０−５００ キャリアガスとしては、水素の他にアルゴンなどの希ガ
スや窒素などを用いることができる。
スや窒素などを用いることができる。
【００２０】第１および第２の気相化学成長における基
板温度は、使用する原料の上表に示した成膜温度範囲内
で前者は緻密で平滑な下地が形成できる温度とし、後者
の温度がそれよりも高くになるように適宜選択すること
によって、ボイドのない埋め込みが可能となる。第１、
第２の気相化学成長において、温度を変えるだけで同一
の原料を用いることができることは言うまでもない。
板温度は、使用する原料の上表に示した成膜温度範囲内
で前者は緻密で平滑な下地が形成できる温度とし、後者
の温度がそれよりも高くになるように適宜選択すること
によって、ボイドのない埋め込みが可能となる。第１、
第２の気相化学成長において、温度を変えるだけで同一
の原料を用いることができることは言うまでもない。
【００２１】前記第１及び第２の金属膜の主成分が銅で
ある場合、ヘキサフロロアセチルアセトナート銅トリメ
チルビニルシラン（ｈｆａｃ）Ｃｕ（ＶＴＭＳ）、シク
ロペンタジエニルトリエチルホスフィン銅ＣｐＣｕＴＥ
Ｐ、アセチルアセトナート銅Ｃｕ（ＡＣＡＣ）2 、ジピ
バロイルメタン銅Ｃｕ（ＤＰＭ）2 、ヘプタフロロブタ
ノイルピバロイルメタン銅Ｃｕ（ＦＯＤ）2 、ペンタフ
ロロＰロパノイルピバロイルメタン銅Ｃｕ（ＰＰＭ）
2 、ヘキサフロロブタノイルピバロイルメタン銅Ｃｕ
（ＨＦＡ）2 又はこれらを含む混合物や分子間化合物が
用いられる。これら原料（単品）の気相化学成長条件を
表２に示す。
ある場合、ヘキサフロロアセチルアセトナート銅トリメ
チルビニルシラン（ｈｆａｃ）Ｃｕ（ＶＴＭＳ）、シク
ロペンタジエニルトリエチルホスフィン銅ＣｐＣｕＴＥ
Ｐ、アセチルアセトナート銅Ｃｕ（ＡＣＡＣ）2 、ジピ
バロイルメタン銅Ｃｕ（ＤＰＭ）2 、ヘプタフロロブタ
ノイルピバロイルメタン銅Ｃｕ（ＦＯＤ）2 、ペンタフ
ロロＰロパノイルピバロイルメタン銅Ｃｕ（ＰＰＭ）
2 、ヘキサフロロブタノイルピバロイルメタン銅Ｃｕ
（ＨＦＡ）2 又はこれらを含む混合物や分子間化合物が
用いられる。これら原料（単品）の気相化学成長条件を
表２に示す。
【００２２】
【表２】 表２ 銅原料の気相化学成長条件原料名 成膜温度（℃） （ｈｆａｃ）Ｃｕ（ＶＴＭＳ） １５０−４００ ＣｐＣｕＴＥＰ １００−４００ Ｃｕ（ＡＣＡＣ）2 １５０−４００ Ｃｕ（ＤＰＭ）2 １００−４００ Ｃｕ（ＦＯＤ）2 １２０−４００ Ｃｕ（ＰＰＭ）2 ９０−４００ Ｃｕ（ＨＦＡ）2 ７０−４００ 第１および第２の気相化学成長により基板温度は、使用
する原料の上表に示した成膜温度範囲内で、前者は緻密
で平滑な下地が形成できる温度とし、後者の温度がそれ
よりも高くなるように適宜選択することによって、ボイ
ドのない接続孔の埋め込みは可能となる。第１、第２の
気相化学成長において温度を変えるだけで同一の原料を
用いることができることは言うまでもない。
する原料の上表に示した成膜温度範囲内で、前者は緻密
で平滑な下地が形成できる温度とし、後者の温度がそれ
よりも高くなるように適宜選択することによって、ボイ
ドのない接続孔の埋め込みは可能となる。第１、第２の
気相化学成長において温度を変えるだけで同一の原料を
用いることができることは言うまでもない。
【００２３】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。本実施例はシリコン集積回路における配線工
程に適用した場合で、図１を参照する。標準的な集積回
路製作方法を用いて作成したアルミニウム配線形成前の
構造を有する基板を図１（ａ）に示す。図において、１
は基板、２は絶縁膜、３はバリアメタル、４は約０．１
８ミクロン角の接続孔である。本実施例ではバリアメタ
ルとしてチタンを用いた。次に、図１（ｂ）に示すよう
に、バリアメタル３上に気相化学成長法により、厚さ約
５０ｎｍのアルミニウムからなる第１の金属膜５を下地
として形成する。気相化学成長は、アルミニウム原料に
ジメチルアルミニウムハイドライドを用い、流量５０−
３０００ｓｃｃｍの水素ガスをキャリアガスとして、基
板温度１００−２００℃、成長室圧力０．０１−１００
Ｔｏｒｒで行った。次に、真空を破ることなく基板温度
を２５０−５００℃とし、アルミニウム原料をトリイソ
ブチルアルミニウムに変え、流量５０−３０００ｓｃｃ
ｍの水素ガスをキャリアガスに用い、成長室圧力０．０
１−１０Ｔｏｒｒで、気相化学成長を行った。すると、
図１（ｃ）に示すように、アルミニウムからなる第２の
金属膜６が堆積する。最初の成膜より高い温度で成膜さ
れたので、接続孔はアルミニウムでボイドを生ずること
なく埋め込まれた。
説明する。本実施例はシリコン集積回路における配線工
程に適用した場合で、図１を参照する。標準的な集積回
路製作方法を用いて作成したアルミニウム配線形成前の
構造を有する基板を図１（ａ）に示す。図において、１
は基板、２は絶縁膜、３はバリアメタル、４は約０．１
８ミクロン角の接続孔である。本実施例ではバリアメタ
ルとしてチタンを用いた。次に、図１（ｂ）に示すよう
に、バリアメタル３上に気相化学成長法により、厚さ約
５０ｎｍのアルミニウムからなる第１の金属膜５を下地
として形成する。気相化学成長は、アルミニウム原料に
ジメチルアルミニウムハイドライドを用い、流量５０−
３０００ｓｃｃｍの水素ガスをキャリアガスとして、基
板温度１００−２００℃、成長室圧力０．０１−１００
Ｔｏｒｒで行った。次に、真空を破ることなく基板温度
を２５０−５００℃とし、アルミニウム原料をトリイソ
ブチルアルミニウムに変え、流量５０−３０００ｓｃｃ
ｍの水素ガスをキャリアガスに用い、成長室圧力０．０
１−１０Ｔｏｒｒで、気相化学成長を行った。すると、
図１（ｃ）に示すように、アルミニウムからなる第２の
金属膜６が堆積する。最初の成膜より高い温度で成膜さ
れたので、接続孔はアルミニウムでボイドを生ずること
なく埋め込まれた。
【００２４】良好な埋め込みを行うために、第１のアル
ミニウム膜上に自然酸化膜などの汚染層を形成させない
ことが重要であり、このためには第１のアルミニウム膜
の形成から第２のアルミニウム膜の形成に至る間の酸
素、水などの酸化性雰囲気やその他アルミニウムへの汚
染雰囲気の曝露量を１Ｌ以下にしている。
ミニウム膜上に自然酸化膜などの汚染層を形成させない
ことが重要であり、このためには第１のアルミニウム膜
の形成から第２のアルミニウム膜の形成に至る間の酸
素、水などの酸化性雰囲気やその他アルミニウムへの汚
染雰囲気の曝露量を１Ｌ以下にしている。
【００２５】本実施例では、バリアメタルとしてチタン
を用いたが、窒化チタン、窒化タングステンなどの窒素
化合物や、タングステンなどの高融点金属およびその化
合物を用いても同様の効果がある。
を用いたが、窒化チタン、窒化タングステンなどの窒素
化合物や、タングステンなどの高融点金属およびその化
合物を用いても同様の効果がある。
【００２６】本実施例ではアルミニウム原料として、第
１の気相化学成長の原料としてジメチルアルミニウムハ
イドライド、第２の気相化学成長の原料としてトリイソ
ブチルアルミニウムを用いた場合を例示したが、モノメ
チルアルミニウムダイハイドライドＭＭＡＤＨ、ジエチ
ルアルミニウムハイドライドＤＥＡＨ、トリメチルアミ
ンアランＴＭＡＡ、トリエチルアミンアランＴＥＡＡ、
ジメチルエチルアミンアランＤＭＥＡＡのうちいずれか
一つまたはこれらを含む混合物や分子間化合物を用いて
も第１の下地形成のための成膜温度より第２の成膜温度
が高くなるような条件下で気相化学成長を行えば同様の
効果が得られる。これらの原料を用いた場合の気相化学
成長条件はすでに表１に示した。
１の気相化学成長の原料としてジメチルアルミニウムハ
イドライド、第２の気相化学成長の原料としてトリイソ
ブチルアルミニウムを用いた場合を例示したが、モノメ
チルアルミニウムダイハイドライドＭＭＡＤＨ、ジエチ
ルアルミニウムハイドライドＤＥＡＨ、トリメチルアミ
ンアランＴＭＡＡ、トリエチルアミンアランＴＥＡＡ、
ジメチルエチルアミンアランＤＭＥＡＡのうちいずれか
一つまたはこれらを含む混合物や分子間化合物を用いて
も第１の下地形成のための成膜温度より第２の成膜温度
が高くなるような条件下で気相化学成長を行えば同様の
効果が得られる。これらの原料を用いた場合の気相化学
成長条件はすでに表１に示した。
【００２７】キャリアガスとしては、水素の他にアルゴ
ンなどの希ガスや窒素などを用いても同様の効果があ
る。
ンなどの希ガスや窒素などを用いても同様の効果があ
る。
【００２８】銅の場合にも、前述したアルミニウムと同
じ理由から、前記表２の原料を第１の下地形成のための
気相化学成長に適した基板温度と、第２の気相化学成長
におけるより高い基板温度に使用できるように選ぶこと
によって、ボイドのない埋め込みが実現できた。
じ理由から、前記表２の原料を第１の下地形成のための
気相化学成長に適した基板温度と、第２の気相化学成長
におけるより高い基板温度に使用できるように選ぶこと
によって、ボイドのない埋め込みが実現できた。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、気相化学
成長法による金属膜の形成を２段階に行い、第２段階に
おける金属膜の堆積温度を、第１段階における緻密で平
滑な下地としての金属膜の堆積温度より高くすることに
よりボイドの生成がなく接続孔や配線溝を埋め込むこと
が可能となるので、微細なＬＳＩにおいても信頼性の高
い配線を形成することができ、ＬＳＩのチップ面積を縮
小が可能となり、ＬＳＩの製造コストの低減もはかるこ
とができる。
成長法による金属膜の形成を２段階に行い、第２段階に
おける金属膜の堆積温度を、第１段階における緻密で平
滑な下地としての金属膜の堆積温度より高くすることに
よりボイドの生成がなく接続孔や配線溝を埋め込むこと
が可能となるので、微細なＬＳＩにおいても信頼性の高
い配線を形成することができ、ＬＳＩのチップ面積を縮
小が可能となり、ＬＳＩの製造コストの低減もはかるこ
とができる。
【図１】本発明の金属薄膜の形成方法の主要工程の一例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図２】従来の金属薄膜の形成方法の主要工程を示す断
面図である。
面図である。
【図３】アルミニウム膜の膜厚に対する表面の平滑性の
指標である反射率を示した図である。
指標である反射率を示した図である。
１ 基板 ２ 絶縁膜 ３ バリアメタル ４ 接続孔 ５ 第１の金属膜 ６ 第２の金属膜 １０１ 基板 １０２ 絶縁膜 １０３ バリアメタル １０４ 接続孔 １０５ アルミニウム膜 １０６ ボイド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，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
Claims (3)
- 【請求項１】 基板上に絶縁膜を堆積し、前記絶縁膜に
接続孔又は配線用溝を形成する工程と、前記接続孔又は
配線用溝の形成された基板全面に気相化学成長法で下地
としての第１の金属膜を形成する工程と、前記第１の金
属膜と同種の第２の金属膜を前記第１の金属膜の形成時
の堆積温度に比べ高温で気相化学成長法により所望の厚
さに形成する工程からなる配線用金属薄膜の形成方法に
おいて、第１の金属膜の気相化学成長に用いる原料の分
解温度が第２の金属膜の気相化学成長に用いる原料の分
解温度に比べ低いことを特徴とする配線用金属薄膜の形
成方法。 - 【請求項２】 前記第１及び第２の金属膜の主成分がア
ルミニウムであり、この金属膜を形成するための原料
が、トリイソブチルアルミニウムＴＩＢＡ、ジメチルア
ルミニウムハイドライドＤＭＡＨ、モノメチルアルミニ
ウムダイハイドライドＭＭＡＤＨ、ジエチルアルミニウ
ムハイドライドＤＥＡＨ、トリメチルアミンアランＴＭ
ＡＡ、トリエチルアミンアランＴＥＡＡ、およびジメチ
ルエチルアミンアランＤＭＥＡＡの中から選ばれること
を特徴とする請求項１に記載の配線用金属薄膜の形成方
法。 - 【請求項３】 前記第１及び第２の金属膜の主成分が銅
であり、この金属膜を形成するための原料が、ヘキサフ
ロロアセチルアセトナート銅トリメチルビニルシラン
（ｈｆａｃ）Ｃｕ（ＶＴＭＳ）、シクロペンタジエニル
トリエチルホスフィン銅ＣｐＣｕＴＥＰ、アセチルアセ
トナート銅Ｃｕ（ＡＣＡＣ） 2 、ジピバロイルメタン銅
Ｃｕ（ＤＰＭ） 2 、ヘプタフロロブタノイルピバロイル
メタン銅Ｃｕ（ＦＯＤ） 2 、ペンタフロロＰロパノイル
ピバロイルメタン銅Ｃｕ（ＰＰＭ） 2 、およびヘキサフ
ロロブタノイルピバロイルメタン銅Ｃｕ（ＨＦＡ） 2 の
中から選ばれることを特徴とする請求項１に記載の配線
用金属薄膜の形成方法。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP09181520A JP3085247B2 (ja) | 1997-07-07 | 1997-07-07 | 金属薄膜の形成方法 |
| US09/110,491 US6174563B1 (en) | 1997-07-07 | 1998-07-06 | Method for forming thin metal films |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09181520A JP3085247B2 (ja) | 1997-07-07 | 1997-07-07 | 金属薄膜の形成方法 |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH1126582A JPH1126582A (ja) | 1999-01-29 |
| JP3085247B2 true JP3085247B2 (ja) | 2000-09-04 |
Family
ID=16102204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09181520A Expired - Fee Related JP3085247B2 (ja) | 1997-07-07 | 1997-07-07 | 金属薄膜の形成方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
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| US (1) | US6174563B1 (ja) |
| JP (1) | JP3085247B2 (ja) |
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| JP2006299407A (ja) * | 2005-03-23 | 2006-11-02 | Tokyo Electron Ltd | 成膜方法、成膜装置およびコンピュータ読取可能な記憶媒体 |
| WO2006101130A1 (ja) * | 2005-03-23 | 2006-09-28 | Tokyo Electron Limited | 成膜装置及び成膜方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| ATE139866T1 (de) * | 1990-02-19 | 1996-07-15 | Canon Kk | Verfahren zum herstellen von abgeschiedener metallschicht, die aluminium als hauptkomponente enthält, mit anwendung von alkylaluminiumhydrid |
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| JPH0739838B2 (ja) | 1990-04-11 | 1995-05-01 | 株式会社ゼクセル | 可変容量型ベーン型圧縮機の軸受構造 |
| US5175125A (en) * | 1991-04-03 | 1992-12-29 | Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. Pte | Method for making electrical contacts |
| JP3278877B2 (ja) | 1991-11-08 | 2002-04-30 | ソニー株式会社 | 配線の形成方法 |
| US5231056A (en) * | 1992-01-15 | 1993-07-27 | Micron Technology, Inc. | Tungsten silicide (WSix) deposition process for semiconductor manufacture |
| US5371042A (en) * | 1992-06-16 | 1994-12-06 | Applied Materials, Inc. | Method of filling contacts in semiconductor devices |
| US5545591A (en) * | 1993-01-29 | 1996-08-13 | Nec Corporation | Method for forming an aluminum film used as an interconnect in a semiconductor device |
| JP2616402B2 (ja) | 1993-10-18 | 1997-06-04 | 日本電気株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JP3755539B2 (ja) | 1994-06-20 | 2006-03-15 | 富士通株式会社 | 銅膜の形成方法 |
| US5523259A (en) * | 1994-12-05 | 1996-06-04 | At&T Corp. | Method of forming metal layers formed as a composite of sub-layers using Ti texture control layer |
-
1997
- 1997-07-07 JP JP09181520A patent/JP3085247B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-07-06 US US09/110,491 patent/US6174563B1/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1126582A (ja) | 1999-01-29 |
| US6174563B1 (en) | 2001-01-16 |
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