JP3320494B2 - 金属膜の形成方法 - Google Patents
金属膜の形成方法Info
- Publication number
- JP3320494B2 JP3320494B2 JP11342193A JP11342193A JP3320494B2 JP 3320494 B2 JP3320494 B2 JP 3320494B2 JP 11342193 A JP11342193 A JP 11342193A JP 11342193 A JP11342193 A JP 11342193A JP 3320494 B2 JP3320494 B2 JP 3320494B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- temperature
- metal film
- decomposition
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＡｌＣｕ（アルミニウム
銅）からなる合金金属膜を化学気相成長（ＣＶＤ）法で
形成する金属膜の形成方法に関するものである。
銅）からなる合金金属膜を化学気相成長（ＣＶＤ）法で
形成する金属膜の形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の金属膜形成方法は、半導体装置
の多層配線構造において、層間絶縁膜を介して多層に積
み重ねられる各配線金属膜を形成する際に用いられる。
このような配線金属膜は耐エレクトロマイグレーション
特性を向上させるため、ＡｌＣｕ合金等によって形成さ
れるのが望ましい。
の多層配線構造において、層間絶縁膜を介して多層に積
み重ねられる各配線金属膜を形成する際に用いられる。
このような配線金属膜は耐エレクトロマイグレーション
特性を向上させるため、ＡｌＣｕ合金等によって形成さ
れるのが望ましい。
【０００３】従来、このＡｌＣｕ合金によって配線金属
膜を形成する方法としては、例えば、特開平２−１７０
４１９号公報に開示された方法がある。同公報には、Ａ
ｌ有機金属（ＭＯ）ガスとしてジメチルアルミニウムハ
イドライド（ＤＭＡＨ）ガスを用い、ＣｕＭＯガスとし
てシクロペンタジエニルトリエチルフォスフィン銅（Ｃ
ｐＣｕＴＥＰ）ガスを用いたＣＶＤ法により、ＡｌＣｕ
合金からなる配線金属膜を形成する方法が開示されてい
る。つまり、ＣＶＤ反応炉内に各原料ガスが供給され、
所定温度に加熱された基板上に混合ガスが流されること
により、各ガスは基板上の気相中で分解して中間種にな
る。この気相中の中間種に基板表面の触媒効果が加わる
ことにより、中間種は基板表面に成膜種となって堆積
し、ＡｌＣｕ合金金属膜の成膜が進行する。
膜を形成する方法としては、例えば、特開平２−１７０
４１９号公報に開示された方法がある。同公報には、Ａ
ｌ有機金属（ＭＯ）ガスとしてジメチルアルミニウムハ
イドライド（ＤＭＡＨ）ガスを用い、ＣｕＭＯガスとし
てシクロペンタジエニルトリエチルフォスフィン銅（Ｃ
ｐＣｕＴＥＰ）ガスを用いたＣＶＤ法により、ＡｌＣｕ
合金からなる配線金属膜を形成する方法が開示されてい
る。つまり、ＣＶＤ反応炉内に各原料ガスが供給され、
所定温度に加熱された基板上に混合ガスが流されること
により、各ガスは基板上の気相中で分解して中間種にな
る。この気相中の中間種に基板表面の触媒効果が加わる
ことにより、中間種は基板表面に成膜種となって堆積
し、ＡｌＣｕ合金金属膜の成膜が進行する。
【０００４】また、特開平３−４７９６６号公報に開示
されたＡｌＣｕ合金金属膜の形成方法もあり、同公報に
おいては次の金属膜形成方法が開示されている。つま
り、ＡｌＭＯガスとしてＤＭＡＨガス、ＣｕＭＯガスと
してビスヘキサフルオロアセチルアセトネート銅（Ｃｕ
（ｈｆａｃ）2 ）ガスが用いられ、ＣＶＤ法により各原
料ガスが交互に供給される。この原料ガス供給により、
上記の場合と同様な反応機構の下で基板表面にＡｌ金属
膜とＣｕ金属膜とが交互に形成され、その後の熱処理に
よって互いに拡散させられ、ＡｌＣｕ合金金属膜が形成
される。
されたＡｌＣｕ合金金属膜の形成方法もあり、同公報に
おいては次の金属膜形成方法が開示されている。つま
り、ＡｌＭＯガスとしてＤＭＡＨガス、ＣｕＭＯガスと
してビスヘキサフルオロアセチルアセトネート銅（Ｃｕ
（ｈｆａｃ）2 ）ガスが用いられ、ＣＶＤ法により各原
料ガスが交互に供給される。この原料ガス供給により、
上記の場合と同様な反応機構の下で基板表面にＡｌ金属
膜とＣｕ金属膜とが交互に形成され、その後の熱処理に
よって互いに拡散させられ、ＡｌＣｕ合金金属膜が形成
される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＣＶＤ
法を用いたこのような金属膜の形成方法においては、Ａ
ｌソースガスとＣｕソースガスとの各分解温度が大きく
異なると、次のような問題が生じる。
法を用いたこのような金属膜の形成方法においては、Ａ
ｌソースガスとＣｕソースガスとの各分解温度が大きく
異なると、次のような問題が生じる。
【０００６】まず、ＣＶＤ反応炉内の基板温度が各ガス
の分解温度に対して適正に設定されておらず、高い温度
に加熱されている場合には、層間絶縁膜に形成されたヴ
ィア孔内にＡｌＣｕ合金金属膜を選択性よく堆積するこ
とが困難になる。つまり、埋込プラグ形成のための選択
堆積時に形成温度が高い場合には、基板表面の気相中で
は分解温度の低い方の原料ガスの分解が進み、分解の進
んだ原料ガスの中間種はヴィア孔の底面に露出する下層
配線金属膜上に堆積するのみならず、高い温度に加熱さ
れた層間絶縁膜の表面にも堆積し出す。この結果、層間
絶縁膜上に堆積した成膜種が原因になり、ヴィア孔への
金属膜の選択堆積性は劣化した。
の分解温度に対して適正に設定されておらず、高い温度
に加熱されている場合には、層間絶縁膜に形成されたヴ
ィア孔内にＡｌＣｕ合金金属膜を選択性よく堆積するこ
とが困難になる。つまり、埋込プラグ形成のための選択
堆積時に形成温度が高い場合には、基板表面の気相中で
は分解温度の低い方の原料ガスの分解が進み、分解の進
んだ原料ガスの中間種はヴィア孔の底面に露出する下層
配線金属膜上に堆積するのみならず、高い温度に加熱さ
れた層間絶縁膜の表面にも堆積し出す。この結果、層間
絶縁膜上に堆積した成膜種が原因になり、ヴィア孔への
金属膜の選択堆積性は劣化した。
【０００７】また、基板温度が各ガスの分解温度に対し
て適正に設定されておらず、基板温度が低い温度になっ
ている場合には、堆積させるＡｌＣｕ合金金属膜の組成
制御が困難になる。つまり、ＡｌＣｕ合金金属膜中にお
けるＣｕ元素の析出量は、基板表面の気相中で分解して
生じた中間種が十分な濃度に存在する時には、中間種と
基板表面との化学反応によって決まる。しかし、形成温
度が低い場合には、分解温度の低い原料ガスの中間種濃
度が極めて低くなるため、合金金属膜中におけるＣｕ元
素の析出量は、基板表面との化学反応によっては決まら
なくなり、ＣＶＤ反応炉内における原料ガスの分圧分布
に敏感になって分圧分布に依存する。一方、分解温度の
低い方の原料ガスの中間種濃度を高めるため、この原料
ガスの分圧を高めると、分解温度の高い他方の原料ガス
の分圧が低くなり、他方の原料ガスの中間種濃度が低く
なる。この結果、分解温度の高い原料ガスから生成され
る元素の組成比が低くなり、合金金属膜を形成する各元
素の組成比の制御は困難になる。また、基板温度が各ガ
スの分解温度に対して低い場合には、成膜速度も遅くな
る。
て適正に設定されておらず、基板温度が低い温度になっ
ている場合には、堆積させるＡｌＣｕ合金金属膜の組成
制御が困難になる。つまり、ＡｌＣｕ合金金属膜中にお
けるＣｕ元素の析出量は、基板表面の気相中で分解して
生じた中間種が十分な濃度に存在する時には、中間種と
基板表面との化学反応によって決まる。しかし、形成温
度が低い場合には、分解温度の低い原料ガスの中間種濃
度が極めて低くなるため、合金金属膜中におけるＣｕ元
素の析出量は、基板表面との化学反応によっては決まら
なくなり、ＣＶＤ反応炉内における原料ガスの分圧分布
に敏感になって分圧分布に依存する。一方、分解温度の
低い方の原料ガスの中間種濃度を高めるため、この原料
ガスの分圧を高めると、分解温度の高い他方の原料ガス
の分圧が低くなり、他方の原料ガスの中間種濃度が低く
なる。この結果、分解温度の高い原料ガスから生成され
る元素の組成比が低くなり、合金金属膜を形成する各元
素の組成比の制御は困難になる。また、基板温度が各ガ
スの分解温度に対して低い場合には、成膜速度も遅くな
る。
【０００８】また、各原料は各バブラ容器に入れられ、
キャリア水素でバブリングされてガス化し、各輸送配管
を経て１つのＣＶＤ反応炉内まで導かれる。各輸送配管
はガス化した原料が液化しない温度に設定される必要が
あり、一般に各輸送配管は同一の加熱装置によって所定
温度に保たれる。しかし、ＡｌソースガスとＣｕソース
ガスとの各分解温度が異なり、各輸送配管の設定温度が
分解温度の高い原料ガスが液化しない温度に保たれる場
合、分解温度の低い原料ガスはこの輸送配管内で分解し
てしまう。
キャリア水素でバブリングされてガス化し、各輸送配管
を経て１つのＣＶＤ反応炉内まで導かれる。各輸送配管
はガス化した原料が液化しない温度に設定される必要が
あり、一般に各輸送配管は同一の加熱装置によって所定
温度に保たれる。しかし、ＡｌソースガスとＣｕソース
ガスとの各分解温度が異なり、各輸送配管の設定温度が
分解温度の高い原料ガスが液化しない温度に保たれる場
合、分解温度の低い原料ガスはこの輸送配管内で分解し
てしまう。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解消するためになされたもので、ＡｌＭＯガスとＣｕ
ＭＯガスとの混合ガスを用いてＡｌＣｕ合金金属膜を化
学気相成長する金属膜の形成方法において、Ａｌ有機金
属ガスがＡｌＨ 3 ・Ｎ（ＣＨ 3 ） 3 もしくはＡｌＨ 3 ・Ｎ
（Ｃ 2 Ｈ 5 ） 3 であり、Ｃｕ有機金属ガスがＣｐＣｕＰ
（Ｃ 4 Ｈ 9 ） 3 であることを特徴とするものである。ま
た、本発明は、Ａｌ有機金属ガスとＣｕ有機金属ガスと
の混合ガスを用いてＡｌＣｕ合金金属膜を化学気相成長
する金属膜の形成方法において、Ａｌ有機金属ガスがＡ
ｌＨ 3 ・Ｎ（ＣＨ 3 ） 2 （Ｃ 2 Ｈ 5 ）であり、Ｃｕ有機金属
ガスがＣｐＣｕＰ（Ｃ 2 Ｈ 5 ） 3 、ＣｐＣｕＰ（Ｃ
6 Ｈ 5 ） 3 、ＣｐＣｕＰ（Ｃ 4 Ｈ 9 ） 3 、Ｃｕ（Ｏ−ｔ−Ｂ
ｕ）（ＯＣ（ＣＦ 3 ） 3 ）またはＣｕ（Ｏ−ｔ−Ｂｕ）
（ＯＣＨ（ＣＦ 3 ） 2 ）のいずれかであることを特徴とす
るものである。
を解消するためになされたもので、ＡｌＭＯガスとＣｕ
ＭＯガスとの混合ガスを用いてＡｌＣｕ合金金属膜を化
学気相成長する金属膜の形成方法において、Ａｌ有機金
属ガスがＡｌＨ 3 ・Ｎ（ＣＨ 3 ） 3 もしくはＡｌＨ 3 ・Ｎ
（Ｃ 2 Ｈ 5 ） 3 であり、Ｃｕ有機金属ガスがＣｐＣｕＰ
（Ｃ 4 Ｈ 9 ） 3 であることを特徴とするものである。ま
た、本発明は、Ａｌ有機金属ガスとＣｕ有機金属ガスと
の混合ガスを用いてＡｌＣｕ合金金属膜を化学気相成長
する金属膜の形成方法において、Ａｌ有機金属ガスがＡ
ｌＨ 3 ・Ｎ（ＣＨ 3 ） 2 （Ｃ 2 Ｈ 5 ）であり、Ｃｕ有機金属
ガスがＣｐＣｕＰ（Ｃ 2 Ｈ 5 ） 3 、ＣｐＣｕＰ（Ｃ
6 Ｈ 5 ） 3 、ＣｐＣｕＰ（Ｃ 4 Ｈ 9 ） 3 、Ｃｕ（Ｏ−ｔ−Ｂ
ｕ）（ＯＣ（ＣＦ 3 ） 3 ）またはＣｕ（Ｏ−ｔ−Ｂｕ）
（ＯＣＨ（ＣＦ 3 ） 2 ）のいずれかであることを特徴とす
るものである。
【００１０】
【作用】各原料ガスの分解温度の温度差は小さいため、
従来のように、分解温度の高い原料ガスに基板温度を合
わせることにより、分解温度の低い原料ガスが層間絶縁
膜の表面に堆積し出すことはない。
従来のように、分解温度の高い原料ガスに基板温度を合
わせることにより、分解温度の低い原料ガスが層間絶縁
膜の表面に堆積し出すことはない。
【００１１】また、各原料ガスの分解温度の温度差は小
さいため、基板表面の気相中で各原料ガスが分解して生
じる各中間種をそれぞれ十分な濃度に生成できる。従っ
て、ＡｌＣｕ合金金属膜中のＣｕ元素の析出量は、中間
種と基板表面との化学反応によって定まる。
さいため、基板表面の気相中で各原料ガスが分解して生
じる各中間種をそれぞれ十分な濃度に生成できる。従っ
て、ＡｌＣｕ合金金属膜中のＣｕ元素の析出量は、中間
種と基板表面との化学反応によって定まる。
【００１２】また、各原料ガスの分解温度の温度差は小
さいため、各輸送配管の設定温度は各原料ガスが液化せ
ずかつ分解しない同じ温度に設定できる。
さいため、各輸送配管の設定温度は各原料ガスが液化せ
ずかつ分解しない同じ温度に設定できる。
【００１３】
【実施例】図１は本発明の一実施例による金属膜の形成
方法を用いた多層配線構造の製造方法を示す工程断面図
である。
方法を用いた多層配線構造の製造方法を示す工程断面図
である。
【００１４】まず、Ｓｉ基板１上にＳｉＯ2 からなる下
地絶縁膜２が形成される。次に、スパッタ法を用いて下
地絶縁膜２上にＡｌＣｕ金属からなる下層配線金属膜３
が形成される。次に、この下層配線金属膜３上にＳｉＯ
2 からなる層間絶縁膜４が形成される（図１（ａ）参
照）。
地絶縁膜２が形成される。次に、スパッタ法を用いて下
地絶縁膜２上にＡｌＣｕ金属からなる下層配線金属膜３
が形成される。次に、この下層配線金属膜３上にＳｉＯ
2 からなる層間絶縁膜４が形成される（図１（ａ）参
照）。
【００１５】この層間絶縁膜４はホトリソグラフィ技術
を用いてパターニングされ、所定箇所にヴィア孔４ａが
形成される（同図（ｂ）参照）。開口したヴィア孔４ａ
の底面には下層配線金属膜３の一部が露出している。
を用いてパターニングされ、所定箇所にヴィア孔４ａが
形成される（同図（ｂ）参照）。開口したヴィア孔４ａ
の底面には下層配線金属膜３の一部が露出している。
【００１６】次に、ＡｌソースガスとＣｕソースガスと
を用いた選択ＣＶＤ法により、ヴィア孔４ａの内部にＡ
ｌＣｕ合金金属膜が選択堆積され、埋込プラグ５が形成
される（同図（ｃ）参照）。例えば、バブラ容器に分解
温度が９２℃のＡｌＨ3 ・Ｎ（ＣＨ3 ）3 を入れ、Ｈ2
ガスをキャリアガスとしてバブリングすることにより、
Ａｌソースガスを生成する。また、他のバブラ容器に分
解温度が１００℃のＣｐＣｕＰ（Ｃ4 Ｈ9 ）3 を入れ、
Ｈ2 キャリアガスでバブリングすることにより、Ｃｕソ
ースガスを生成する。これら各ソースガスは各輸送配管
内を流れてＣＶＤ反応炉内に導かれる。ここで、各輸送
配管は同一の加熱装置によっていずれのガスの分解温度
よりも低い同一温度、例えば６０℃に加熱されている。
ＣＶＤ反応炉に導かれた各原料ガスは混合され、基板表
面を流れる。基板はヒータによっていずれのガスの分解
温度よりも高い温度、例えば１４０℃の温度に加熱され
ており、混合ガスは基板表面の気相中で分解して中間種
になる。層間絶縁膜４およびヴィア孔４ａに露出する下
層配線金属膜３は共に同一温度に加熱されているが、基
板温度１４０℃よりも高い１５０℃程度の温度における
層間絶縁膜４の表面でも中間種の分解は進行せず、一
方、ヴィア孔４ａに露出した下層配線金属膜４の表面で
は触媒作用により中間種の分解が進行する。このため、
気相中に生じた中間種はヴィア孔４ａに露出する下層配
線金属膜３上に金属Ａｌおよび金属Ｃｕとなって堆積す
る。この選択堆積が連続的に行われることにより、ヴィ
ア孔４ａ内部に埋込プラグ５が選択形成される。
を用いた選択ＣＶＤ法により、ヴィア孔４ａの内部にＡ
ｌＣｕ合金金属膜が選択堆積され、埋込プラグ５が形成
される（同図（ｃ）参照）。例えば、バブラ容器に分解
温度が９２℃のＡｌＨ3 ・Ｎ（ＣＨ3 ）3 を入れ、Ｈ2
ガスをキャリアガスとしてバブリングすることにより、
Ａｌソースガスを生成する。また、他のバブラ容器に分
解温度が１００℃のＣｐＣｕＰ（Ｃ4 Ｈ9 ）3 を入れ、
Ｈ2 キャリアガスでバブリングすることにより、Ｃｕソ
ースガスを生成する。これら各ソースガスは各輸送配管
内を流れてＣＶＤ反応炉内に導かれる。ここで、各輸送
配管は同一の加熱装置によっていずれのガスの分解温度
よりも低い同一温度、例えば６０℃に加熱されている。
ＣＶＤ反応炉に導かれた各原料ガスは混合され、基板表
面を流れる。基板はヒータによっていずれのガスの分解
温度よりも高い温度、例えば１４０℃の温度に加熱され
ており、混合ガスは基板表面の気相中で分解して中間種
になる。層間絶縁膜４およびヴィア孔４ａに露出する下
層配線金属膜３は共に同一温度に加熱されているが、基
板温度１４０℃よりも高い１５０℃程度の温度における
層間絶縁膜４の表面でも中間種の分解は進行せず、一
方、ヴィア孔４ａに露出した下層配線金属膜４の表面で
は触媒作用により中間種の分解が進行する。このため、
気相中に生じた中間種はヴィア孔４ａに露出する下層配
線金属膜３上に金属Ａｌおよび金属Ｃｕとなって堆積す
る。この選択堆積が連続的に行われることにより、ヴィ
ア孔４ａ内部に埋込プラグ５が選択形成される。
【００１７】プラグ形成が終了した後、次に、層間絶縁
膜４上にＡｌＣｕ合金金属膜がスパッタ蒸着され、上層
配線金属膜６が形成される（同図（ｄ）参照）。
膜４上にＡｌＣｕ合金金属膜がスパッタ蒸着され、上層
配線金属膜６が形成される（同図（ｄ）参照）。
【００１８】このような本実施例によれば、ＡｌＨ3 ・
Ｎ（ＣＨ3 ）3 ガスおよびＣｐＣｕＰ（Ｃ4 Ｈ9 ）3 ガ
スの各分解温度の温度差は小さいため、埋込プラグ５の
形成時、従来のように、分解温度の高い原料ガスに基板
温度を合わせることによって分解温度の低い原料ガスが
層間絶縁膜の表面に堆積し出すといったことは生じな
い。このため、ヴィア孔４ａへの埋込プラグ５の形成は
選択性よく行われる。
Ｎ（ＣＨ3 ）3 ガスおよびＣｐＣｕＰ（Ｃ4 Ｈ9 ）3 ガ
スの各分解温度の温度差は小さいため、埋込プラグ５の
形成時、従来のように、分解温度の高い原料ガスに基板
温度を合わせることによって分解温度の低い原料ガスが
層間絶縁膜の表面に堆積し出すといったことは生じな
い。このため、ヴィア孔４ａへの埋込プラグ５の形成は
選択性よく行われる。
【００１９】また、各原料ガスの分解温度の温度差は小
さいため、Ａｌソースガスから生成される中間種および
Ｃｕソースガスから生成される中間種をそれぞれ十分な
濃度に基板表面付近の気相中に生成できる。従って、埋
込プラグ５を形成するＡｌＣｕ合金金属膜中のＣｕ元素
の析出量は、中間種と基板表面との化学反応によって定
まり、ＡｌＣｕ合金金属膜中の各元素の組成比は容易に
制御性よく設定される。
さいため、Ａｌソースガスから生成される中間種および
Ｃｕソースガスから生成される中間種をそれぞれ十分な
濃度に基板表面付近の気相中に生成できる。従って、埋
込プラグ５を形成するＡｌＣｕ合金金属膜中のＣｕ元素
の析出量は、中間種と基板表面との化学反応によって定
まり、ＡｌＣｕ合金金属膜中の各元素の組成比は容易に
制御性よく設定される。
【００２０】また、各原料ガスの分解温度の温度差は小
さいため、各原料ガスをＣＶＤ反応炉まで導く各輸送配
管の設定温度は、各原料ガスが液化せずかつ分解しない
同じ温度に設定できる。このため、各輸送配管が同一の
加熱装置によって等しい温度に設定されても、ＣＶＤ反
応炉まで導かれるまでの各輸送配管内で各原料ガスが分
解することはなく、原料自身の成膜特性は失われない。
よって、Ａｌ元素およびＣｕ元素ともに選択性を持って
ＣＶＤ反応炉内に供給され、ＡｌＣｕ合金金属膜がヴィ
ア孔４ａに選択性よく形成される。
さいため、各原料ガスをＣＶＤ反応炉まで導く各輸送配
管の設定温度は、各原料ガスが液化せずかつ分解しない
同じ温度に設定できる。このため、各輸送配管が同一の
加熱装置によって等しい温度に設定されても、ＣＶＤ反
応炉まで導かれるまでの各輸送配管内で各原料ガスが分
解することはなく、原料自身の成膜特性は失われない。
よって、Ａｌ元素およびＣｕ元素ともに選択性を持って
ＣＶＤ反応炉内に供給され、ＡｌＣｕ合金金属膜がヴィ
ア孔４ａに選択性よく形成される。
【００２１】また、埋込プラグ５内のＣｕ濃度は、Ａｌ
Ｈ3 ・Ｎ（ＣＨ3 ）3 ガスおよびＣｐＣｕＰ（Ｃ
4 Ｈ9 ）3 ガスそれぞれのバブラ温度、バブラ内圧力お
よびキャリアガス流量を変化させることにより、調節す
ることが可能である。従って、これら温度、圧力、流量
を適宜設定することにより、所望のＣｕ濃度を持つ埋込
プラグ５を形成することが可能である。
Ｈ3 ・Ｎ（ＣＨ3 ）3 ガスおよびＣｐＣｕＰ（Ｃ
4 Ｈ9 ）3 ガスそれぞれのバブラ温度、バブラ内圧力お
よびキャリアガス流量を変化させることにより、調節す
ることが可能である。従って、これら温度、圧力、流量
を適宜設定することにより、所望のＣｕ濃度を持つ埋込
プラグ５を形成することが可能である。
【００２２】また、このＣｕ濃度は、基板温度が１１０
〜１５０℃の温度範囲では、成膜速度が温度上昇と共に
増大したものの、ほとんど変化しないことが実験結果に
より確認された。しかし、基板温度が１００℃以下では
急激にＣｕ濃度が低下し、また、埋込プラグ５内におけ
るＣｕ濃度の均一性も劣化した。これは、１１０℃以上
の基板温度では十分な濃度の中間種が気相中に生成さ
れ、埋込プラグ５の合金組成がＣＶＤ反応炉内における
ＡｌソースガスとＣｕソースガスとの分圧比でほぼ決定
されるのに対し、１００℃以下ではＣｐＣｕＰ（Ｃ4 Ｈ
9 ）3 ガスの分解が進まず、中間種濃度が極端に低くな
ったことを示していると考えられる。また、基板温度が
１６０℃以上ではヴィア孔４ａ内への金属膜堆積の選択
性が得られなかったが、基板温度が１５０℃以下の温度
では良好な選択堆積性が得られた。
〜１５０℃の温度範囲では、成膜速度が温度上昇と共に
増大したものの、ほとんど変化しないことが実験結果に
より確認された。しかし、基板温度が１００℃以下では
急激にＣｕ濃度が低下し、また、埋込プラグ５内におけ
るＣｕ濃度の均一性も劣化した。これは、１１０℃以上
の基板温度では十分な濃度の中間種が気相中に生成さ
れ、埋込プラグ５の合金組成がＣＶＤ反応炉内における
ＡｌソースガスとＣｕソースガスとの分圧比でほぼ決定
されるのに対し、１００℃以下ではＣｐＣｕＰ（Ｃ4 Ｈ
9 ）3 ガスの分解が進まず、中間種濃度が極端に低くな
ったことを示していると考えられる。また、基板温度が
１６０℃以上ではヴィア孔４ａ内への金属膜堆積の選択
性が得られなかったが、基板温度が１５０℃以下の温度
では良好な選択堆積性が得られた。
【００２３】このようにＣＶＤソースガスとしてＡｌＨ
3 ・Ｎ（ＣＨ3 ）3 ガスおよびＣｐＣｕＰ（Ｃ4 Ｈ9 ）
3 ガスを組み合わせる場合には、分解温度の高い方のガ
スの分解温度より約１０℃高い温度から、分解温度の低
い方のガスの分解温度よりも約６０℃高い温度まで、Ｃ
ｕ濃度の制御が容易に行え、かつ良好な埋込選択性が得
られた。言い換えれば、ＣＶＤソースガスの各分解温度
は約１０℃異なり、この分解温度差は小さいことから、
基板温度が１１０〜１５０℃にわたる４０℃の範囲にお
いて良好な結果が得られた。
3 ・Ｎ（ＣＨ3 ）3 ガスおよびＣｐＣｕＰ（Ｃ4 Ｈ9 ）
3 ガスを組み合わせる場合には、分解温度の高い方のガ
スの分解温度より約１０℃高い温度から、分解温度の低
い方のガスの分解温度よりも約６０℃高い温度まで、Ｃ
ｕ濃度の制御が容易に行え、かつ良好な埋込選択性が得
られた。言い換えれば、ＣＶＤソースガスの各分解温度
は約１０℃異なり、この分解温度差は小さいことから、
基板温度が１１０〜１５０℃にわたる４０℃の範囲にお
いて良好な結果が得られた。
【００２４】一般的に、このような良好な結果が得られ
る基板温度の範囲は、厳密にはそれぞれのガスの組み合
わせによってそれぞれ異なる。しかし、各ソースガスの
分解温度の差が３０℃以内であれば、基板温度範囲は少
なくとも１０℃以上とすることができる。つまり、分解
温度差３０℃は実施例の分解温度差１０℃よりも２０℃
高いため、基板温度範囲４０℃は２０℃狭くなるはずだ
が、１０℃の余裕分を含めて考えると、基板温度範囲は
少なくとも１０℃以上とすることができる。従って、基
板温度設定に余裕が持て、所望のＣｕ濃度を持つ埋込プ
ラグを選択性よく容易に形成することが可能である。
る基板温度の範囲は、厳密にはそれぞれのガスの組み合
わせによってそれぞれ異なる。しかし、各ソースガスの
分解温度の差が３０℃以内であれば、基板温度範囲は少
なくとも１０℃以上とすることができる。つまり、分解
温度差３０℃は実施例の分解温度差１０℃よりも２０℃
高いため、基板温度範囲４０℃は２０℃狭くなるはずだ
が、１０℃の余裕分を含めて考えると、基板温度範囲は
少なくとも１０℃以上とすることができる。従って、基
板温度設定に余裕が持て、所望のＣｕ濃度を持つ埋込プ
ラグを選択性よく容易に形成することが可能である。
【００２５】なお、上記実施例の説明では、Ａｌソース
ガスを生成するＡｌ有機化合物として分解温度が９２℃
のＡｌＨ3 ・Ｎ（ＣＨ3 ）3 、Ｃｕソースガスを生成す
るＣｕ有機化合物として分解温度が１００℃のＣｐＣｕ
Ｐ（Ｃ4 Ｈ9 ）3 を用いた組み合わせの場合について説
明したが、各ソースガスの組み合わせは次の表１に示さ
れる各有機化合物を原料として生成される各ガスの組み
合わせであってもよく、上記実施例と同様な効果が奏さ
れる。
ガスを生成するＡｌ有機化合物として分解温度が９２℃
のＡｌＨ3 ・Ｎ（ＣＨ3 ）3 、Ｃｕソースガスを生成す
るＣｕ有機化合物として分解温度が１００℃のＣｐＣｕ
Ｐ（Ｃ4 Ｈ9 ）3 を用いた組み合わせの場合について説
明したが、各ソースガスの組み合わせは次の表１に示さ
れる各有機化合物を原料として生成される各ガスの組み
合わせであってもよく、上記実施例と同様な効果が奏さ
れる。
【００２６】
【表１】
【００２７】上記表における温度差とは各有機化合物に
よって生成されるＡｌソースガスおよびＣｕソースガス
の各分解温度差を示し、また、各枠中の横線「−」は対
応するＣｕ有機化合物が示されていないことを表してい
る。同表は、各枠に示されたＡｌ有機化合物と、各分解
温度差の範囲ごとに示されたＣｕ有機化合物とを組み合
わせた原料を用い、ＣＶＤ法によってＡｌＣｕ合金金属
膜を形成すると、上記実施例と同様な効果が奏されるこ
とを表している。なお、上記表中の最上欄における分解
温度差２０℃以内の各有機化合物の組み合わせは、上記
実施例に示したものである。
よって生成されるＡｌソースガスおよびＣｕソースガス
の各分解温度差を示し、また、各枠中の横線「−」は対
応するＣｕ有機化合物が示されていないことを表してい
る。同表は、各枠に示されたＡｌ有機化合物と、各分解
温度差の範囲ごとに示されたＣｕ有機化合物とを組み合
わせた原料を用い、ＣＶＤ法によってＡｌＣｕ合金金属
膜を形成すると、上記実施例と同様な効果が奏されるこ
とを表している。なお、上記表中の最上欄における分解
温度差２０℃以内の各有機化合物の組み合わせは、上記
実施例に示したものである。
【００２８】また、表１中における各有機化合物の分解
温度は次の表２に示される。
温度は次の表２に示される。
【００２９】
【表２】
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、各
原料ガスの分解温度の温度差は小さいため、従来のよう
に、分解温度の高い原料ガスに基板温度を合わせること
により、分解温度の低い原料ガスが層間絶縁膜の表面に
堆積し出すことはない。このため、埋込プラグの形成は
選択性よく行える。
原料ガスの分解温度の温度差は小さいため、従来のよう
に、分解温度の高い原料ガスに基板温度を合わせること
により、分解温度の低い原料ガスが層間絶縁膜の表面に
堆積し出すことはない。このため、埋込プラグの形成は
選択性よく行える。
【００３１】また、各原料ガスの分解温度の温度差は小
さいため、基板表面の気相中で各原料ガスが分解して生
じる各中間種をそれぞれ十分な濃度に生成できる。従っ
て、ＡｌＣｕ合金金属膜中のＣｕ元素の析出量は、中間
種と基板表面との化学反応によって定まる。このため、
ＡｌＣｕ合金金属膜を形成する各元素の組成比を容易に
制御することが可能になる。
さいため、基板表面の気相中で各原料ガスが分解して生
じる各中間種をそれぞれ十分な濃度に生成できる。従っ
て、ＡｌＣｕ合金金属膜中のＣｕ元素の析出量は、中間
種と基板表面との化学反応によって定まる。このため、
ＡｌＣｕ合金金属膜を形成する各元素の組成比を容易に
制御することが可能になる。
【００３２】また、各原料ガスの分解温度の温度差は小
さいため、各輸送配管の設定温度は各原料ガスが液化せ
ずかつ分解しない同じ温度に設定できる。このため、各
配管温度を別々の温度に加熱する必要はなく、１つの加
熱装置を備えれば足りるため、製造装置の簡略化が図れ
る。また、原料ガスが輸送配管内で分解することはな
く、成膜特性を失わせることなく原料ガスをＣＶＤ反応
炉内に供給することが可能になる。
さいため、各輸送配管の設定温度は各原料ガスが液化せ
ずかつ分解しない同じ温度に設定できる。このため、各
配管温度を別々の温度に加熱する必要はなく、１つの加
熱装置を備えれば足りるため、製造装置の簡略化が図れ
る。また、原料ガスが輸送配管内で分解することはな
く、成膜特性を失わせることなく原料ガスをＣＶＤ反応
炉内に供給することが可能になる。
【図１】本発明の一実施例による金属膜の形成方法を示
す工程断面図である。
す工程断面図である。
１…Ｓｉ基板、２…下地絶縁膜、３…下層配線金属膜、
４…層間絶縁膜、４ａ…ヴィア孔、５…埋込プラグ、６
…上層配線金属膜。
４…層間絶縁膜、４ａ…ヴィア孔、５…埋込プラグ、６
…上層配線金属膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 与洋 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎 製鉄株式会社 技術研究本部内 (56)参考文献 特開 平３−111567（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−218945（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3205 H01L 21/321 H01L 21/3213 H01L 21/768 C23C 16/20 H01L 21/205
Claims (2)
- 【請求項１】 Ａｌ有機金属ガスとＣｕ有機金属ガスと
の混合ガスを用いてＡｌＣｕ合金金属膜を化学気相成長
する金属膜の形成方法において、前記Ａｌ有機金属ガスがＡｌＨ 3 ・Ｎ（ＣＨ 3 ） 3 もしく
はＡｌＨ 3 ・Ｎ（Ｃ 2 Ｈ 5 ） 3 であり、前記Ｃｕ有機金属ガ
スがＣｐＣｕＰ（Ｃ 4 Ｈ 9 ） 3 であることを特徴とする金
属膜の形成方法。 - 【請求項２】 Ａｌ有機金属ガスとＣｕ有機金属ガスと
の混合ガスを用いてＡｌＣｕ合金金属膜を化学気相成長
する金属膜の形成方法において、前記Ａｌ有機金属ガスがＡｌＨ 3 ・Ｎ（ＣＨ 3 ） 2 （Ｃ 2 Ｈ
5 ）であり、前記Ｃｕ有機金属ガスがＣｐＣｕＰ（Ｃ 2 Ｈ
5 ） 3 、ＣｐＣｕＰ（Ｃ 6 Ｈ 5 ） 3 、ＣｐＣｕＰ（Ｃ
4 Ｈ 9 ） 3 、Ｃｕ（Ｏ−ｔ−Ｂｕ）（ＯＣ（ＣＦ 3 ） 3 ）ま
たはＣｕ（Ｏ−ｔ−Ｂｕ）（ＯＣＨ（ＣＦ 3 ） 2 ）のいず
れか であることを特徴とする金属膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11342193A JP3320494B2 (ja) | 1993-05-14 | 1993-05-14 | 金属膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11342193A JP3320494B2 (ja) | 1993-05-14 | 1993-05-14 | 金属膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06326104A JPH06326104A (ja) | 1994-11-25 |
| JP3320494B2 true JP3320494B2 (ja) | 2002-09-03 |
Family
ID=14611821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11342193A Expired - Fee Related JP3320494B2 (ja) | 1993-05-14 | 1993-05-14 | 金属膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3320494B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW464980B (en) | 1999-07-09 | 2001-11-21 | Toshiba Corp | Method for selectively forming copper film |
| US6696700B2 (en) * | 2001-03-09 | 2004-02-24 | National University Of Singapore | P-type transparent copper-aluminum-oxide semiconductor |
| PT105039A (pt) | 2010-04-06 | 2011-10-06 | Univ Nova De Lisboa | Ligas de óxidos tipo p baseados em óxidos de cobre, óxidos estanho, óxidos de ligas de estanho-cobre e respectiva liga metálica, e óxido de níquel, com os respectivos metais embebidos, respectivo processo de fabrico e utilização |
-
1993
- 1993-05-14 JP JP11342193A patent/JP3320494B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06326104A (ja) | 1994-11-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2612986B2 (ja) | 配位子で安定化された一価金属β−ジケトン配位錯体および金属薄膜の化学蒸着へのその利用 | |
| US7144809B2 (en) | Production of elemental films using a boron-containing reducing agent | |
| EP1044288B1 (en) | Method for forming a three-component nitride film containing metal and silicon | |
| US5273775A (en) | Process for selectively depositing copper aluminum alloy onto a substrate | |
| TWI655309B (zh) | 來自金屬脒鹽前驅物與鋁前驅物的金屬鋁合金膜 | |
| JP2008013848A5 (ja) | ||
| JP5735593B2 (ja) | 気相成長を介して連続的な銅薄膜を形成する方法 | |
| US6039808A (en) | CVD apparatus for Cu formation | |
| KR19990053234A (ko) | 화학기상증착 장치 및 그를 이용한 구리 박막 형성 방법 | |
| US20100264398A1 (en) | Chemical vapor deposition method for the incorporation of nitrogen into materials including germanium and antimony | |
| KR101271869B1 (ko) | 질화 탄탈막의 형성 방법 및 그 성막 장치 | |
| JP3320494B2 (ja) | 金属膜の形成方法 | |
| JP4338246B2 (ja) | Ｃｕ−ＣＶＤプロセス用原料とＣｕ−ＣＶＤ装置 | |
| JP3840650B2 (ja) | 配線用銅合金膜形成材料および配線用銅合金膜形成方法 | |
| JP4086124B2 (ja) | Ｔａ系膜形成材料及びＴａ系膜形成方法並びにＵＬＳＩ | |
| Beach | Design of low-temperature thermal chemical vapor deposition processes | |
| JP4315403B2 (ja) | 金属膜の形成方法 | |
| JP3189767B2 (ja) | 銅配線の製造方法 | |
| JP3534676B2 (ja) | Ｃｕ又はＣｕ含有膜の形成方法、及び装置 | |
| JP4375623B2 (ja) | 銅−錫合金膜形成材料および銅−錫合金膜形成方法 | |
| US7820474B2 (en) | Metal catalyzed selective deposition of materials including germanium and antimony | |
| JP2011512456A (ja) | 金属触媒を使った、ゲルマニウムおよびアンチモンを含む材料の選択的堆積法 | |
| JPH0730451B2 (ja) | アルミニウム層の化学気相成長方法 | |
| JP4316741B2 (ja) | 化学蒸着装置 | |
| JP4497339B2 (ja) | Ｔａ系膜形成材料、及びＴａ系膜形成方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |