JPH01243547A - Electronic device - Google Patents

Electronic device

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JPH01243547A
JPH01243547A JP7116088A JP7116088A JPH01243547A JP H01243547 A JPH01243547 A JP H01243547A JP 7116088 A JP7116088 A JP 7116088A JP 7116088 A JP7116088 A JP 7116088A JP H01243547 A JPH01243547 A JP H01243547A
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JP
Japan
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film
aluminum
substrate
aluminum film
silicon
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JP7116088A
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Japanese (ja)
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JPH0682666B2 (en
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Atsushi Sekiguchi
敦 関口
Tsukasa Kobayashi
司 小林
Shinji Takagi
信二 高城
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Canon Anelva Corp
Original Assignee
Anelva Corp
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Abstract

PURPOSE:To eliminate the occurrence of electromigration or stress migration and a hillock in an electronic device by a method wherein an aluminum film or the like manufactured by a prescribed thermal CVD method is used for a wiring part of the device. CONSTITUTION:An aluminum film or an aluminum alloy film 17 whose flatness is good is formed on a silicon substrate 11. The alloy film 17 is a film manufactured by a thermal CVD method used to form a film on the surface of the substrate 11 due to a second-stage thermal change on the surface of the heated substrate 11. By this setup, electromigration or stress migration and a hillock are not caused in a device.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(産業上の利用分野) 本発明は、配線材としてアルミニウム膜又はアルミニウ
ム合金膜を使用したセンサー、メモリー、情報処理等を
行う半導体集積回路、光電子デバイス等の電子デバイス
の改良に間する。 (従来の技術と解決しようとする問題点)従来の電子デ
バイスの多くは、比抵抗が小さく安定性が良いことなど
の理由から、真空蒸着法又はスパッタリング法により作
製したアルミニウム膜を配線材としてバターニングして
用いている。 しかし、シリコン半導体デバイスに上記の方法で作製し
たアルミニウム膜を配線材として使用すると、基板のシ
リコンとアルミニウムの相互拡散が大きくなり、コンタ
クト部での安定が悪くなったり(これをペネトレーショ
ンという)、エレクトロマイグレーション、ストレスマ
イグレーションが発生するためこれを防止するために配
線材としてアルミニウムーシリコン合金膜を用いている
。 ここで、アルミニウムーシリコン合金とはアルミニウム
ーシリコンのブレーン間にシリコンが偏析している状態
の膜も含まれるものとする。 例えば、第4図は従来から知られているN型シリコン寺
ゲートMOS (Metal Oxi〔le Sem1
con由]Ct、or・)の構造図を示し・たものであ
る。 11は、はう素をドープしたP形シリコン基板、12は
上記基板11を高温の雰囲気中;ござらし、て成長さす
だシリコン故化頃、13はシリコン酸1ヒ膜12をバタ
ーニングしてその部分にリンをイオン注入して形成した
N″層、14はCVD法によりN″層13上に成長させ
たシリコン酸化膜、15はシリコン酸化膜14をバター
ニングした後、高温の酸素雰囲気中にさらして成長させ
たゲート酸化膜、16はゲート酸化膜15上に成長させ
たポリシリコンゲート層、17は基板11全面に蒸着法
、スパッタリング法、熱CVD法等により形成した配線
材としてのアルミニウム膜又はアルミニウムシリコン合
金膜(以下アルミニウム膜等という)、18はアルミニ
ウム膜等170表面反射率を下げるためにCVD法又は
スパッタリング法で形成したシリコンタングステン膜、
19は窒化シリコン等のパッシベーション膜である。 上記のよ゛うな構成の半導体デバイスの配線材として蒸
着又はスパッタリングにより形成したアルミニウム膜等
17の膜厚は、電子デバイスの配線材の膜厚とし・では
、通常1μin位であるが、第5図:こ示すように1.
511m前後のブレーン20が形成されろ。二のような
りレーン20が形成されると、このブレーン20間の接
合部からエレクトロマイグレーションが生じ、これによ
り電子デバイス特性が変化したり、場合によっては配線
の断線、ショートが起こる。さらに、後工程で必要とさ
れるアニールによってアルミニウム配線上にヒロック(
丘状の突起物)が生じたりする。 このため近年、このアルミニウムーシリコン合金にさら
に鋼を添加し、ブレーンの接合部にこの銅を偏析させる
ことにより上記接合部の特性を改善し、エレクトロマイ
グレーションやストレスマイグレーションの発生を防止
することが試みられている。しかしながら、上記のよう
に銅を添加すると、アルミニウムーシリコン−鋼合金膜
のバターニングのためにドライエツチングを行った場合
、銅がエツチング残渣として残ってしまう。 そこで、この銅を除去するためにイオンスパッタエツチ
ングを併用することもてきるが、レジストにダメージを
生じたり、高エネルギーイオン照射によりデバイスの特
性変1ヒが生じたりする。 一方グレーンサ、イズを小さくする試みも行われており
、スパッタリング時に窒素を導入添加するとブレーンサ
イズが約0.5μn1となり、上記従来と比較すると多
少小さくすることかで゛きる。しかし、上記窒素が膜中
に混入したりするおそれが強く本質的に改善できるもの
ではない。 また、熱CVDによるアルミニウム膜等17の成長につ
いて・櫨、次ぎの文献において紹介されている。 (1)  rLPCVD ALUMINUM FORV
LSI PROC’ESSINGJR,A、Levy 
 and  M、L、GreenJ 、Electro
chem、Soc、134(1987)P37c(2)
  rLPCV of Aluminum and A
l−5i  A11oysfor Sem1condu
ctor MetallizationJM、J、Co
oke   R,A、1(einecke   R,C
,5ternSolid 5tate Technol
ogyDecember1982 PO2〜65上記文
献(1)(2)に示された熱CVD法はともに同様のホ
ットウォール型CVD装置を使用している。すなわち、
石英ガラス管の反応チャンバー;こ基板を並l(、石英
ガラス管の外部からファーネス類により基板を加熱して
いるプロセスガスは石英方ラス管の軸方向に流している
。 これによりアルミニウム膜を作製すると、ステップカバ
レッジは改良されるが、作製された膜表面が荒れている
ため(反射率的10〜20%)、ブレーン間の接合性が
悪くエレクトロマイグレーションやストレスマイグレー
ションが発生してしまう。 さらに、表面平坦性の良いアルミニウム膜を作製できる
ものとして、次の文献において紹介されているクラスタ
ーイオンビーム蒸着法とマグネトロンプラズマCVD法
が知られている。 すなわち、 (3)rlcB法によるAI膜形成と結晶性制御」山田
、高木 月刊Sem1conductor World (日本
語板)3月号(1987) P75 当該文献に示された方法は、アルミニウムの入っている
ルツボな加熱することにより高真空中でクラスターを発
生させ、そのクラスターヒームを電子衝撃によりイオン
化し、−rオンクラスタービームとして基板に照射し膜
付けを行なうようにしたものである。 しかし、この方法によって作製されたアルミニウム膜は
、第6図の断面図に示しているように、段差部21の被
覆性が悪いため断線するおそれがあり電子デバイスの配
線用としては使用できない。 (4)rMPCVDによるAt膜の形成」加藤、伊藤 月刊Sem1conductor World−(日本
語版)3月号(1987) P84 当該文献に示された方法は、接地電位の基板ホルダーの
背面にN極、S極のマグネットを回転させた状態で接地
するとともに、基板に対向する位置のガス吹き出し部に
高周波電力を印加し、マグネトロンプラズマCVDを行
うようにしたものである。 この方法によると、成膜されたアルミニウム膜中には数
%のオーダーで炭素が混入しており、比抵抗は4〜10
μΩ・emと大きい。このため、アルミニウムの配線の
本来の特徴である比抵抗の低さ(2,7μΩ・cm)を
有効に用いることができず、配線材として適当でない。 (本発明の目的) 本発明の目的は、ブレーンが少なく、表面平坦性が良好
で、か゛つ段差被覆性の秀れたアルミニウム膜等を電子
デバイスの配線材として使用することによってエレクト
ロマイグレーションやストレスマイグレーション及びヒ
ロックの発生を防止し安定した電子デバイスを提供する
ことにある。 (問題点を解決するための手段) 本発明は、上記目的を達成するために次のように構成さ
れている。すなわち、アルミニウム膜又はアルミニウム
合金膜から成る配線材を有する電子°−デバイスにおい
て、前記アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜が、所
定の気体を加熱して先ず第1段の熱変化を生じさせた後
に基板表面に供給し、加熱し、た基板の表面におけろ第
2段の熱変化により該基板表面に成膜を行うようにする
熱CVD法で作製した膜であることを特徴としている。 (実施例) 第1図は本発明に係る電子デバイスの配線材として作製
したアルミニウム膜等の状態を示したものであり、第2
図はアルミニウム膜等の段差被覆性を示した断面図であ
り、さらに第3図はアルミニウム膜等を作製するために
使用する熱CVD装置の正面断面図を示したものである
。 なお、当該実施例にかかる電子デバイスの構造について
は第4図に示した従来のものと同様なのでその説明は省
略する。また、第4図と同一の構成要素には同一の符号
を使用する。 第1図に示す通りシリコン基板ll上には平坦性の良好
なアルミニウム膜等17が作製されている。このアルミ
ニウム膜等17を作製するためには、第3図に示す熱C
V D装置を使用する。 符号1は処理室であり、気密;こ医つことができる構造
とな°っている。3は処理室1内:こ設置され基板11
を慄持するとともに基板11の温度調整をする基板ホル
ダーである。 基板ホルダー3の温度を調整する温度調整機構20の構
成について説明すると、4はヒーターであって抵抗加熱
により気体ホルダー3を加熱しくこれは放射加熱等の他
の加熱方法であってもよい)、5は熱電対であって基板
ホルダー3の温度をモニターしている。温度モニターと
して熱電対5のかわりに測温抵抗を用いても良い。熱電
対5で測定された信号は、図示しないPID制御、PI
制御、0N−OFF制御等の制御回路に入力され、サイ
リスタもしくはリレーを用いてヒーター40入力電力加
減し、基板ホルダー3の温度を調整している。必要なと
きは、基板ホルダー3を冷却可能にして加熱・冷却の両
方法により温度を調節する。 図示しない気体供給装置からバルブ7を通して所定の気
体8が処理室1内に導入されるが、この気体8を気体表
面に均一性良く供給する為に、多重にしたメツシュ等の
多数のガス通過・吹き出し。 1孔を備えた分配板31が設けられている。この分配板
31には温度調整機構40を絹み込んでいる。 温度調整機構40は、分配板31に設けられた加熱手段
41、温度モニター42およびフィードバック制御手段
(図示していない)を主にして構成され、加熱手段41
は、分配板31を大気圧側からヒーター32で抵抗加熱
で加熱するようにな゛っている。抵抗加熱の代わりにハ
ロゲンランプ等により放射加熱しても効果は同様である
。ヒーター32は絶縁粉末34を用いて分配板31から
絶縁されている。この絶縁粉末34はアルミナ等でも良
いが、ヒーターからの熱の伝導性を考慮するとマグネシ
ア粉末を用いる方が良い。 また、フィードバック制御手段は図示していないが、熱
電対33で測定して得た信号をPID制御、PI副制御
0N−OFF制御等の制御回路にフィードバックし、サ
イリスタやリレーを用いてピーク320入力電力を加減
し・で、分配板31の温度を制御する構成を採用してい
る。 なお、35は絶縁粉末34を固定するための蓋である。 上記のような構成を有する装置を用いて配線材としての
アルミニウム膜等17を作製するには、−例として次の
ような成膜条件の下で行う。 処理室1内の圧力を2To r rとし、導入気体とし
てトリイソブチルアルミニウム、キャリアガスとしてア
ルゴン(流量50〜200s e cm)を使用し、ガ
スシリンダーを50〜90℃、分配板31を230℃に
設定して、トリイソブチルアルミニウムに対し「第1段
の熱変化」を与え、しかる後、350〜400℃に加熱
されている基板11の表面に供給する。これによって基
板110表面上では「第2段の熱変化」が生じ、アルミ
ニウム膜等17を1μm/minの速度で基板11上に
成膜することができる。当該膜170表面について前記
した熱CVDに関する従来例(1)、(2)と比較する
と非常に平坦になっている。 即ち、従来例(1)、 (2)によって作製された膜の
表面反射率は、10〜20%程度でSEN観察で非常に
凹凸のある荒れた面となっている。 これに対して本発明に係るアルミニウム膜等は、膜厚1
μmにおいて220〜8001m光で、表面反射率は、
95%以上となっている。これは、従来から行われてい
るスパッタリング法により作製された膜の場合よりも平
坦性が良くなっている。 また、第1図に示すように、基板11上に成膜されたア
ルミニウム膜等17は、SEM観察においてスパッタ膜
と異なり、第5図に示すようなブレーン20が確認でき
ないほどの膜を得ることができる。 また、上記の成膜条件で作製すると、Si(結晶方位1
11面)基板上にAI(結晶方位111面)のエピタキ
シャル成長が可能で、RHEEDでストリークパターン
を得ることが出来る。又はSt(結晶方位100面)基
板上にAl−5i(結晶方位100面)のエピタキシャ
ル成長が可能である。 更に第2図に示すように、クラスターイオンビーム蒸着
法で成膜した第6図の場合に比へ、格段 ゛に段差部2
1ての被覆性が良好となり、断線のおそれがなくなった
。 さらに、膜の比抵抗の点について上記の装置を用いパラ
メータの制御をすることによって平坦性のよい1μmの
膜厚においても容易に比抵抗2.7μΩ・0を得ること
ができる。また、炭素の混入も少なく約20ppm以下
となっている。この膜をN2雰囲気中で、430℃、4
0分のアニールを行ったが、ヒロックの発生はみられな
かった。これはスパッタ法で作製した膜に比へ、非常に
すぐれた特徴である。 このように上記装置によって作製されたアルミニウム膜
等は、平坦性が良好で、かつ不純物混入が少なく、しか
も段差被覆性、結晶性のすぐれたものであり、電子デバ
イスの配線材として最適である。 電子デバイスを作製の際、上記のような方法;こよって
デバイスの配線材としてアルミニウム膜等を成膜した後
、これをエツチングし・でバターニングし・、その膜上
に、通常の2線用アルミニウム材の場合と同様、タング
ステンシリコン膜18をCVD法又はスパッタリング法
によって200人程程度膜する。これは上記アルミニウ
ム膜等の反射率が高いことから露光、パターニングが不
可能になるということがないように表面反射率を下げる
ため行うものである。 なお、上記実施例において、アルミニウム膜等を配線材
として使用した半導体デバイスについて説明したが、必
ずしもこれに限定されるものではなく、光電子デバイス
等信の電子デバイスについても広く含まれる。 (発明の効果) 請求項によると、電子デバイスの配線に所定の熱CVD
法により作製したアルミニウム膜等を使用することによ
り、当該デバイスにエレクトロマイグレーションやスト
レスマイグレーション及びヒロックが発生することはな
い。
(Industrial Application Field) The present invention is directed to the improvement of electronic devices such as sensors, memories, semiconductor integrated circuits for information processing, and optoelectronic devices that use aluminum films or aluminum alloy films as wiring materials. (Conventional technology and problems to be solved) Many conventional electronic devices use aluminum films made by vacuum evaporation or sputtering as wiring materials because of their low resistivity and good stability. It is used after cleaning. However, when an aluminum film fabricated by the above method is used as a wiring material in a silicon semiconductor device, interdiffusion between silicon and aluminum in the substrate becomes large, resulting in poor stability at the contact area (this is called penetration) and electromagnetic interference. Since migration and stress migration occur, an aluminum-silicon alloy film is used as the wiring material to prevent this. Here, the aluminum-silicon alloy includes a film in which silicon is segregated between aluminum-silicon branes. For example, FIG. 4 shows a conventionally known N-type silicon gate MOS (Metal Oxi[le Sem1
This figure shows a structural diagram of Ct, or・). 11 is a p-type silicon substrate doped with boron; 12 is the substrate 11 in a high-temperature atmosphere; when the silicon is grown, 13 is buttered with silicon oxide film 12; 14 is a silicon oxide film grown on the N'' layer 13 by CVD method, and 15 is a silicon oxide film grown in a high temperature oxygen atmosphere after buttering the silicon oxide film 14. 16 is a polysilicon gate layer grown on the gate oxide film 15; 17 is aluminum as a wiring material formed on the entire surface of the substrate 11 by vapor deposition, sputtering, thermal CVD, etc. film or aluminum silicon alloy film (hereinafter referred to as aluminum film etc.), 18 is an aluminum film etc. 170 silicon tungsten film formed by CVD method or sputtering method to reduce surface reflectance;
19 is a passivation film such as silicon nitride. The film thickness of the aluminum film 17 formed by vapor deposition or sputtering as a wiring material for a semiconductor device having the above-mentioned structure is normally about 1 μin when used as a wiring material for an electronic device. : As shown here 1.
A brane 20 of around 511m is formed. When two lanes 20 are formed, electromigration occurs from the joints between the lanes 20, which changes the characteristics of the electronic device and, in some cases, causes disconnection or short-circuiting of the wiring. Furthermore, hillocks (
A hill-like protrusion) may appear. Therefore, in recent years, attempts have been made to improve the characteristics of the joint by adding steel to this aluminum-silicon alloy and segregating this copper at the joint of the brain, thereby preventing the occurrence of electromigration and stress migration. It is being However, when copper is added as described above, copper remains as an etching residue when dry etching is performed for buttering the aluminum-silicon-steel alloy film. Therefore, ion sputter etching can be used in combination to remove this copper, but this may damage the resist or cause changes in device characteristics due to high-energy ion irradiation. On the other hand, attempts have been made to reduce the grain size, and when nitrogen is introduced and added during sputtering, the grain size becomes approximately 0.5 μn1, which can be reduced somewhat compared to the conventional method. However, there is a strong possibility that the nitrogen may be mixed into the film, and this cannot be essentially improved. Further, the growth of aluminum films etc. 17 by thermal CVD is introduced in the following literature by Hashigashi. (1) rLPCVD ALUMINUM FORV
LSI PROC'ESSINGJR, A, Levy
and M, L, GreenJ, Electro
chem, Soc, 134 (1987) P37c(2)
rLPCV of Aluminum and A
l-5i A11oysfor Sem1condu
ctor MetallizationJM, J, Co
oke R, A, 1 (einecke R, C
,5ternSolid 5tateTechnol
ogyDecember1982 PO2-65 The thermal CVD methods shown in the above documents (1) and (2) both use a similar hot wall type CVD apparatus. That is,
A reaction chamber made of quartz glass tube; the substrate is heated in a furnace or the like from outside the quartz glass tube, and the process gas is flowed in the axial direction of the quartz glass tube. This creates an aluminum film. This improves step coverage, but since the surface of the fabricated film is rough (10-20% reflectance), bonding between the branes is poor and electromigration and stress migration occur.Furthermore, The cluster ion beam evaporation method and magnetron plasma CVD method introduced in the following documents are known as methods that can produce aluminum films with good surface flatness: (3) AI film formation and crystallization by rlcB method "Sex Control" Yamada, Takagi Monthly Sem1conductor World (Japanese board) March issue (1987) P75 The method shown in the document generates clusters in a high vacuum by heating a crucible containing aluminum, The cluster beam is ionized by electron bombardment and then irradiated onto the substrate as a −r-on cluster beam to form a film. However, the aluminum film produced by this method is different from the cross-sectional view shown in As shown in Figure 2, there is a risk of wire breakage due to the poor coverage of the stepped portion 21, and it cannot be used for wiring of electronic devices. (Japanese version) March issue (1987) P84 The method shown in this document is to ground a rotating N-pole and S-pole magnet on the back side of a substrate holder at ground potential, and to attach a magnet at a position opposite to the substrate. Magnetron plasma CVD is performed by applying high-frequency power to the gas blowing part. According to this method, carbon is mixed in the aluminum film on the order of several percent, and the resistivity is low. is 4-10
It is large as μΩ・em. For this reason, the low specific resistance (2.7 μΩ·cm), which is an original feature of aluminum wiring, cannot be effectively used, and aluminum is not suitable as a wiring material. (Objective of the present invention) An object of the present invention is to reduce electromigration and stress by using an aluminum film, etc., which has few branes, good surface flatness, and excellent step coverage as a wiring material for electronic devices. The object of the present invention is to prevent migration and hillocks and provide a stable electronic device. (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. That is, in an electronic device having a wiring material made of an aluminum film or an aluminum alloy film, the aluminum film or aluminum alloy film heats a predetermined gas to cause a first thermal change, and then the substrate surface is heated. The film is produced by a thermal CVD method in which the film is formed on the surface of the substrate by a second stage of thermal change on the surface of the substrate. (Example) Figure 1 shows the state of an aluminum film etc. produced as a wiring material for an electronic device according to the present invention.
The figure is a sectional view showing step coverage of an aluminum film, etc., and FIG. 3 is a front sectional view of a thermal CVD apparatus used for producing the aluminum film, etc. The structure of the electronic device according to this embodiment is the same as that of the conventional device shown in FIG. 4, so a description thereof will be omitted. Further, the same reference numerals are used for the same components as in FIG. 4. As shown in FIG. 1, an aluminum film or the like 17 with good flatness is formed on the silicon substrate 11. In order to fabricate this aluminum film etc. 17, heat C as shown in FIG.
Use a VD device. Reference numeral 1 denotes a processing chamber, which has an airtight structure. 3 is inside the processing chamber 1: the installed substrate 11
This is a substrate holder that holds the temperature of the substrate 11 and adjusts the temperature of the substrate 11. To explain the configuration of the temperature adjustment mechanism 20 that adjusts the temperature of the substrate holder 3, 4 is a heater that heats the gas holder 3 by resistance heating (this may also be done by other heating methods such as radiation heating), A thermocouple 5 monitors the temperature of the substrate holder 3. A temperature measuring resistor may be used instead of the thermocouple 5 as a temperature monitor. The signal measured by the thermocouple 5 is controlled by PID control (not shown), PI
The power is input to a control circuit such as control, ON-OFF control, etc., and the input power to the heater 40 is adjusted using a thyristor or relay to adjust the temperature of the substrate holder 3. When necessary, the substrate holder 3 can be cooled and the temperature can be adjusted by both heating and cooling methods. A predetermined gas 8 is introduced into the processing chamber 1 from a gas supply device (not shown) through a valve 7. In order to uniformly supply this gas 8 to the gas surface, there are multiple gas passages and Speech bubble. A distribution plate 31 with one hole is provided. A temperature adjustment mechanism 40 is embedded in this distribution plate 31. The temperature adjustment mechanism 40 mainly includes a heating means 41 provided on the distribution plate 31, a temperature monitor 42, and a feedback control means (not shown).
The distribution plate 31 is heated from the atmospheric pressure side by resistance heating using a heater 32. The same effect can be obtained even if radiation heating is performed using a halogen lamp or the like instead of resistance heating. Heater 32 is insulated from distribution plate 31 using insulating powder 34 . The insulating powder 34 may be alumina or the like, but in consideration of the conductivity of heat from the heater, it is better to use magnesia powder. Although the feedback control means is not shown, the signal obtained by measuring with the thermocouple 33 is fed back to the control circuit such as PID control, PI sub-control 0N-OFF control, etc., and the peak 320 input is performed using a thyristor or relay. A configuration is adopted in which the temperature of the distribution plate 31 is controlled by adjusting the electric power. Note that 35 is a lid for fixing the insulating powder 34. In order to produce the aluminum film 17 as a wiring material using the apparatus having the above-mentioned configuration, it is performed under the following film-forming conditions, for example. The pressure inside the processing chamber 1 was set to 2 Torr, triisobutylaluminum was used as the introduced gas, argon (flow rate 50 to 200 sec cm) was used as the carrier gas, the gas cylinder was set at 50 to 90°C, and the distribution plate 31 was set at 230°C. The temperature is set to give a "first stage thermal change" to triisobutylaluminum, and then it is supplied to the surface of the substrate 11 which is heated to 350 to 400°C. As a result, a "second stage thermal change" occurs on the surface of the substrate 110, and the aluminum film 17 can be formed on the substrate 11 at a rate of 1 μm/min. The surface of the film 170 is extremely flat compared to the conventional examples (1) and (2) related to thermal CVD described above. That is, the surface reflectance of the films produced by Conventional Examples (1) and (2) is approximately 10 to 20%, and the surface is extremely uneven and rough when observed by SEN. On the other hand, the aluminum film etc. according to the present invention has a film thickness of 1
At 220-8001 m light in μm, the surface reflectance is
It is over 95%. This has better flatness than the film produced by the conventional sputtering method. Furthermore, as shown in FIG. 1, the aluminum film 17 formed on the substrate 11 is different from a sputtered film in SEM observation, and the film is so thick that the branes 20 as shown in FIG. 5 cannot be observed. Can be done. Furthermore, when fabricated under the above film formation conditions, Si (crystal orientation 1
11 plane) It is possible to epitaxially grow AI (crystal orientation 111 plane) on a substrate, and a streak pattern can be obtained by RHEED. Alternatively, it is possible to epitaxially grow Al-5i (crystal orientation 100) on a St (crystal orientation 100) substrate. Furthermore, as shown in Fig. 2, in the case of Fig. 6 where the film was formed by the cluster ion beam evaporation method, the level difference 2 was significantly reduced compared to the case shown in Fig. 6.
The coverage of all wires was improved, and there was no risk of wire breakage. Furthermore, by controlling the parameters of the specific resistance of the film using the above-mentioned apparatus, a specific resistance of 2.7 μΩ·0 can be easily obtained even with a film thickness of 1 μm with good flatness. Further, the amount of carbon mixed in is also low, at about 20 ppm or less. This film was heated at 430°C for 4 hours in a N2 atmosphere.
Although annealing was performed for 0 minutes, no hillocks were observed. This is a very superior feature compared to films produced by sputtering. The aluminum film etc. produced by the above-mentioned apparatus has good flatness, little impurity contamination, and excellent step coverage and crystallinity, making it ideal as a wiring material for electronic devices. When manufacturing an electronic device, the method described above is used; after forming an aluminum film as a wiring material for the device, etching and buttering the film, and applying a conventional 2-wire wire on top of the film. As in the case of the aluminum material, about 200 tungsten silicon films 18 are deposited by CVD or sputtering. This is done in order to lower the surface reflectance so that exposure and patterning will not become impossible due to the high reflectance of the aluminum film and the like. In the above embodiments, a semiconductor device using an aluminum film or the like as a wiring material has been described, but the present invention is not necessarily limited to this, and includes a wide variety of electronic devices such as optoelectronic devices. (Effect of the invention) According to the claim, a predetermined thermal CVD process is applied to the wiring of an electronic device.
By using an aluminum film or the like produced by this method, electromigration, stress migration, and hillocks will not occur in the device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る電子デバイスの配線材として作製
したアルミニウム膜等の部分斜視図、第2図は熱CVD
法により作製したアルミニウム膜等の段差被覆性を示し
た断面図であり、さらに第3図はアルミニウム膜等を作
製するために使用するCVD装置の正面断面図、第4図
は従来から知られているN型シリコン・ゲートMO5の
構造図、第5図はスパッタリング法により作製したアル
ミニウム膜の部分斜視図、第6図はクラスターイオンビ
ーム蒸着法により作製したアルミニウム膜等の段差被覆
性を示した断面図である。 11・・・基板、12・・・シリコン酸化膜、13・・
・No、17−・・アルミニウム膜又はアルミニウムー
シリコン合金膜。 特許出願人 日電アネルバ株式会社 代理人   弁理士 村上 1次 才10 旦 大6図        大2図 才30 ヤ4目 旦 ヤ50 手続補正書(方式) %式% 1、事件の表示  特願昭63−71160号2、発明
の名称  電子デバイス 3、補正をする者 事件との関係    特許出願人 住所   東京都府中市四谷5−8−1名称   日電
アネルバ株式会社 代表者 安1)進 4、代理人  。 住所   東京都府中市四谷5−8−1ト  −  ・ 5、補正命令の日付         、−4j昭和6
3年6月28日  (発送日) 6、補正の対象 明綱書。 電子デバイス 2、特許請求の範囲 アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜から成る配線材
を有する電子デバイスにおいて、前記アルミニウム膜又
はアルミニウム合金膜が、所定のス体を加熱して先ず第
1段の熟女化を生じさせた後に基板表面に供給し、加熱
した基板の表面における第2段の熱変化により該基板表
面に成膜を行うようにする熱CVD法で作製した膜であ
ることを特徴とする電子デバイス。 3、発明の詳細な説明 (産業上の利用分野) 本発明は、配線材としてアルミニウム膜又はアルミニウ
ム合金膜を使用したセンサー、メモリー情報処理等を行
う半導体集積回路、光電子デバイへ ス等の電子デバイスの改良に間する。 (従来の技術と解決しようとする問題点)従来の電子デ
バイスの多くは、比抵抗が小さく安定性が良いことなど
の理由から、真空蒸着法又はスパッタリング法により作
製したアルミニウム膜を配線材としてパターニングして
用いている。 しかし、シリコン半導体デバイスに上記の方法で作製し
たアルミニウム膜を配線材として使用すると、基板のシ
リコンとアルミニウムの相互拡散が大きくなり、コンタ
クト部での安定が悪くなったり(これをペネトレーショ
ンという)、エレクトロマイグレーション、ストレスマ
イグレーションが発生するためこれを防止するために配
線材としてアルミニウムーシリコン合金膜を用いている
。 ここで、アルミニウムーシリコン合金とはアルミニウム
ーシリコンのブレーン間にシリコンが傭析している状態
の膜も含まれるものとする。 例えば、第4[!lは従来から知られているN型シリコ
ン・ゲートMOS (Metal 0xide Sem
1conduct、or)の構造I!lを示したもので
ある。 11は、はう素をドープしたP形シリコン基板、12は
上記基板11を高温の雰団ス中にさらし・て成長させた
シリコン酸化膜、13はシリコン酸化膜12をパターニ
ングしてその部分にリンをイオン注入して形成したN″
層、14はCVD法によりN″層13上に成長させたシ
リコン酸化膜、15はシリコン酸化膜14をパターニン
グした後、高温の酸素雰囲ス中にさらして成長させたゲ
ート酸化膜、1Gはゲート酸化膜15上に成長させたポ
リシリコンゲート層、17は基板1゛1全面に蒸着法、
スパッタリング法、熱C,V D法等ここより形成し・
た配線(才としてのアルミニウム膜又はアルミニウムシ
リコン合金膜(以下アルミニウム膜等という)、18は
アルミニウム膜等170表面反射率を下げるためにCV
D法又はスパッタリング法で形成したシリコンタングス
テン膜、19は窒化シリコン等のパッジ・′スーション
膜である。 上記のような構成の半導体デバイスの配線材として蒸着
又はスパッタリングにより形成し・たアルミニウム膜等
17の膜厚は、電子デバイスの配線材の膜厚とし・では
、通常1μm位であるが、第5図に示すようζこ1.5
μm前後のブレーン20が形成される。このようなブレ
ーン20が形成されると、このブレーン20間の接合部
からエレクトロマイグレーションが生じ、これにより電
子デバイス特性が変1ヒしたり、場合によっては配線の
断線、ショートが起こる。さらに、後工程で必要とされ
るアニールによってアルミニウム配線上にヒロック(丘
状の突起物)が生じたりする。 このため近年、このアルミニウムーシリコン合金にさら
に鋼を添加し、ブレーンの接合部にこの銅を偏析させる
ことにより上記接合部の特性を改善し、エレクトロマイ
グレーションやストレスマイグレーションの発生を防止
することが試みられている。しかしながら、上記のよう
に銅を添加すると、アルミニウムーシリコン−銅合金膜
のパターニングのためにドライエツチングを行った場合
、鋼がエツチング歿渣として践ってしまう。 そこで、この銅を除去するためにイオンスパッタエツチ
ングを併用することもてきるが、レジ・ストにダメージ
を生じたり、高エネルギーイオン照射によりデバイスの
特性変化が生じたりする。 一方グレーンサイズを小さくする試みも行われており、
スパッタリング時に窒素を導入添加するとブレーンサイ
ズが約0.5μmとなり、上記従来と比較すると多少小
さくすることができる。しかし、上記窒素が膜中に混入
したりするおそれが強く本質的に改善できるものではな
い。 また、熱CVDによるアルミニウム膜等17の成長につ
いては、次ぎの文献において紹介されている。 (1)   rLPCVD  ALUMINUM  F
ORVLSI  PROCESSINGJR,A、Le
vy  and  M、L、GreenJ 、EIec
trochem、Soc、 134(1987)P37
c(2)   r LPC\’  of  Alumi
num  and  Al−5i  A11o>5fo
r Sem1conduct、or Metalliz
ationJM、j、Cooke   R,A、)le
inecke   R,C,5ternSolid S
t、ate TechnologyDecember1
982  PO2〜G5上記文献(1)(2)に示され
た熱CV D法はともに同様のホットウォール型CVD
装置を使用している。すなわち、石英ガラス管の反応チ
ャンバーに基板を並べ、石英ガラス管の外部からファー
ネス炉により基板を加熱しているプロセスガスは石英ガ
ラス管の軸方向に流している。 これによりアルミニウム膜を作製すると、ステップカバ
レッジは改良されるが、作製された膜表面が荒れている
ため(反躬率約10〜20%)、ブレーン間の接合性が
悪くエレクトロマイグレーションやストレスマイグレー
シコンが発生してしまう。 さらに、表面平坦性の良いアルミニウム膜を作製できる
ものとして、次の文献において紹介されているクラスタ
ーイオンビーム蒸着法とマグネトロンプラズマCV D
法が知られている。 すなわち、 (3)rICB法によるA1膜形成と結晶性制御」山田
、高木 月刊Sem1conductor World (日本
語版)3月号(1987) P75 当該文献に示された方法は、アルミニウムの入っている
ルツボを加熱することにより高真空中でクラスターを発
生させ、そのクラスタービームを電子衝撃によりイオン
化し、イオンクラスクービームとして基板に照射し膜付
けを行なうようにしたものである。 し・かじ、この方法によって作製されたアルミニウム膜
は、第6図の断面図に示しているように、段差部21の
被覆性が悪いため断線するおそれがあり電子デバイスの
配線用としては使用できない。 (4)rMPcVDによるAt膜の形成」加熱、伊藤 月刊Sem1conductor World、(日本
語版)3月号(19B?) P84 当該文献に示された方法は、接地電位の基板ホルダーの
背面にN極、S極のマグネットを回転させた状態で接地
するとともに、基板ここ対向する位置のガス吹き出し部
に高周波電力を印加し5、マグネトロンプラズマCVD
を行うようにしたものである。 この方法によると、成膜されたアルミニウム膜中には数
%のオーダーで炭素が混入しており、比抵抗は4〜10
μΩ・(イ)と大きい。このため、アルミニウムの配線
の本来の特徴である比抵抗の低さ(2,7μΩ・Crn
)を有効に用いることができず、配線材として適当でな
い。 (本発明の目的) 本発明の目的は、ブレーンが少なく、表面平坦性が良好
で、かつ段差被覆性の秀れたアルミニウム膜等を電子デ
バイスの配線材として使用することによってエレクトロ
マイグレーションやストレスマイグレーション及びヒロ
ックの発生を防止し安定した電子デバイスを提供するこ
とにある。 (問題点を解決するための手段) 本発明は、上記目的を達成するために次のように構成さ
れている。すなわち、アルミニウム膜又はアルミニウム
合金膜から成る配線材を有する電子デバイスにおいて、
前記アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜が、所定の
気体を加熱して先ず第1段の熱変化を生じさせた後に基
板表面に供給し、加熱した基板の表面における第2段の
熱変化により該基板表面に成膜を行うようにする熱CV
D法で作製した膜であることを特徴としている。 (実施例) 第1図は本発明に1系る電子デバイスの配線材として作
製したアルミニウム膜等の状態を示したものであり、第
2図はアルミニウム膜等の段差被覆性を示した断面図で
あり、さらに第3図はアルミニウム膜等を作製するため
に使用する熱CVD装置の正面断面図を示したものであ
る。 なお、当該実施例にかかる電子デバー「スの構造につい
ては第4図;こ示した従来のものと同様なのでその説明
は省略する。また、第4図と同一の構成要素には同一の
符号を使用する。 第1図に示す通りシリコン基板ll上には平坦性の良好
なアルミニウム膜等17が作製されている。このアルミ
ニウム膜等17を作製するためには、第3図に示すvA
CV D装置を使用する。 符号lは処理室であり、気密に保つことができる構造と
なっている。3は処理室1内ここ設置され基板11を1
呆持するとともに基板11の温度調整をする基板ホルダ
ーである。 基板ホルダー3の温度を調整する温度調整機構20の構
成について説明すると、4はヒーターであって抵抗加熱
により気体ホルダー3を加熱しくこれは放射加熱等の池
の加熱方法であってもよい)、5は熱電対てあって基板
ホルダー3の温度をモニターしている。温度モニターと
して熱電対5のかわりに測温抵抗を用いても良い。熱電
対5で測定された旧号は、図示しないPID制御、PI
副制御0N−OFF制御等の制御回路に入力され、サイ
リスタもしくはリレーを用いてヒーター40入力電力加
減し、基板ホルダー3の温度を調整している。必要なと
きは、基板ホルダー3を冷却可能にして加熱・冷却の両
方法により温度を調節する。 図示しない気I$供給装置からバルブ7を通して所定の
気1零8が処理室1内に導入されるが、この気体8を気
体表面に均一性良く供給する為に、多重にしたメツシュ
等の多数のガス通過・吹き出し細孔を備えた分配板31
が設けられている。この分配板31には温度調整機構4
0を組み込んでいる。 温度調整機構40は、分配板31に設けられた加熱手段
41、温度モニター42およびフィート゛バック制御手
段(図示していない)を主にして構成され、加熱手段4
1は、分、配板31を大気圧側からヒーター32て抵抗
加熱で加熱するようになっている。抵抗加熱の代わりに
ハロゲンランプ等により放射加熱しても効果は同様であ
る。ヒーター32は絶縁粉末34を用いて分配板31か
ら絶縁されている。この絶縁粉末34はアルミナ等でも
良いが、ヒーターからの熱の伝導性を考慮するとマグネ
シア粉末を用いる方が良い。 また、フィードバック制御手段は図示していないが、熱
電対33て測定して得た1言号をPID制御、PIfi
’Jial]、ON −OF F 制i、[ll等)制
御回ffff1ニフィードバックし、サイリスクやリレ
ーを用いてヒータ32の入力電力を加減して、分配板3
1の温度を制御する構成を採用している。 なお、35は絶縁粉末34を固定するための蓋である。 上記のような構成を有する装置を用いて配線材としての
アルミニウム膜等17を作製するには、−例として次の
ような成膜条件の下で行う。 処理室l内の圧力を2Torrとし、導入気体としてト
リイソブチルアルミニウム、キャリアガスとしてアルゴ
ン(流量50〜200secm)を使用し、ガスシリン
ダーを50〜90°C1分配板31を230℃に設定し
て、トリイソブチルアルミニウムに対し「第1段の熱変
化」を与え、し・かる後、350〜400℃に加熱され
ている基板11の表面に供給する。これによって基板1
1の表面上では「第2段の熱変化」が生じ、アルミニウ
ム膜等17を1μm/minの速度で基板11上に成膜
することができる。当該膜170表面について前記した
熱CVDに関する従来例(1)、(2)と比較すると非
常に平坦になっている。 即ち、従来例(1)、(2)によって作製された膜の表
面反射率は、10〜20%程度でSEM観察で非常に凹
凸のある荒れた面となっている。 これに対して本発明に係るアルミニウム膜等は、膜厚1
μtnにおいて220〜800ntn光で、表面反射率
は、95%以上となっている。これは、従来から行われ
ているスパッタリング法により作製された膜の場合より
も平坦性が良くなっている。 また、第1図に示すように1.基板11上に成膜された
アルミニウム膜等17は、SEN観察においてスパッタ
膜と異なり、第5図に示すようなブレーン20が確認で
きないほどの膜を得ることができる。 また、上記の成膜条件で作製すると、Si(結晶方位1
11面)基板上にAI(結晶方位111面)のエピタキ
シャル成長が可能で、RHEEDてス)・リークパター
ンを得ることか出来る。又はSi(結晶方位100面)
基板上にAt−9i(結晶方位100面)のエピタキシ
ャル成長が可能である。 更に第2図に示すように、クラスターイオンビーム蒸着
法で成膜した第6図の場合に比べ、格段に段差部21で
の被覆性が良好となり、断線のおそれがなくなった。 さらに、膜の比抵抗の点について上記の装置を用いパラ
メータの制御をすることによって平坦性のよい1μmの
膜厚においても容易に比抵抗2.7μΩ・口を得ること
ができる。また、炭素の混入も少なく約20ppm以下
となっている。この膜をN2雰囲気中で、430℃、4
0分のアニールを行ったが、ヒロックの発生はみられな
かった。これはスパッタ法で作製した膜に比べ、非常に
すぐれた特徴である。 このように上記装置によって作製されたアルミニウム膜
等は、平坦性が良好で、かつ不純物混入が少なく、しか
も段差被覆性、結晶性のすぐれたものであり、電子デバ
イスの配線材とし・て最適である。 電子デバイスを作製の際、上記のような方法によってデ
バイスの配線材としてアルミニウム膜等を成膜した後、
これをエツチングしてパターニングし・、その膜上に、
通常の配線用アルミニウム材の場合と同様、タングステ
ンシリコン膜18をCVD法又はスパッタリング法によ
って200人程程度膜する。これは上記アルミニウム膜
等の反射率が高い二とから露光、パターニングが不可能
になるということがないように表面反射fSを下げるた
め行うものである。 なお、上記実施例において1.アルミニウム膜等を配線
材として使用した半導体デバイスについて。 説明したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、
光電子デバイス停泊の電子デバイスについても広く含ま
れる。  ′ (発明の効果) 請求項によると、電子デバイスの配線に所定の熱CV 
D法により作製したアルミニウム膜等を使用することに
より、当該デバイスにエレクトロマイグレーションやス
トレスマイグレーション及びヒロックが発生することは
ない。
Figure 1 is a partial perspective view of an aluminum film etc. produced as a wiring material for an electronic device according to the present invention, and Figure 2 is a thermal CVD
FIG. 3 is a cross-sectional view showing step coverage of an aluminum film, etc. produced by the method, and FIG. 3 is a front sectional view of a CVD apparatus used for producing the aluminum film, etc., and FIG. Fig. 5 is a partial perspective view of an aluminum film fabricated by sputtering, and Fig. 6 is a cross section showing step coverage of an aluminum film fabricated by cluster ion beam evaporation. It is a diagram. 11...Substrate, 12...Silicon oxide film, 13...
- No, 17-... Aluminum film or aluminum-silicon alloy film. Patent Applicant Nichiden Anelva Co., Ltd. Agent Patent Attorney Murakami 1st Year 10 Dandai 6th Dai 2nd Year 30 Ya 4th Tanya 50 Procedural Amendment (Method) % Formula % 1. Indication of Case Patent Application 1986- 71160 No. 2, Title of the invention Electronic device 3, Relationship to the amended person's case Patent applicant address 5-8-1 Yotsuya, Fuchu-shi, Tokyo Name Nichiden Anelva Co., Ltd. Representative An 1) Shin 4, Agent. Address: 5-8-1 Yotsuya, Fuchu-shi, Tokyo - 5, Date of amendment order: -4j 1939
June 28, 3rd year (shipment date) 6. Subject of amendment: Meiji Charter. Electronic Device 2, Claims In an electronic device having a wiring material made of an aluminum film or an aluminum alloy film, the aluminum film or aluminum alloy film first causes a first stage of mature womanization by heating a predetermined body. 1. An electronic device characterized in that the film is produced by a thermal CVD method, in which the film is supplied to the surface of a substrate after heating, and the film is formed on the surface of the substrate by a second-stage thermal change on the surface of the heated substrate. 3. Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to electronic devices such as sensors, semiconductor integrated circuits that perform memory information processing, photoelectronic devices, etc. that use aluminum films or aluminum alloy films as wiring materials. We are currently working on improving this. (Conventional technology and problems to be solved) Most conventional electronic devices are patterned using aluminum films made by vacuum evaporation or sputtering as wiring materials because of their low resistivity and good stability. It is used as However, when an aluminum film fabricated by the above method is used as a wiring material in a silicon semiconductor device, interdiffusion between silicon and aluminum in the substrate becomes large, resulting in poor stability at the contact area (this is called penetration) and electromagnetic interference. Since migration and stress migration occur, an aluminum-silicon alloy film is used as the wiring material to prevent this. Here, the aluminum-silicon alloy includes a film in which silicon is precipitated between aluminum-silicon branes. For example, the fourth [! l is a conventionally known N-type silicon gate MOS (Metal Oxide SEM
1 conduct, or) structure I! 1 is shown. 11 is a P-type silicon substrate doped with boron, 12 is a silicon oxide film grown by exposing the substrate 11 to a high-temperature atmosphere, and 13 is a silicon oxide film 12 that has been patterned. N″ formed by ion implantation of phosphorus
The layer 14 is a silicon oxide film grown on the N'' layer 13 by the CVD method, 15 is a gate oxide film grown by exposing it to a high temperature oxygen atmosphere after patterning the silicon oxide film 14, and 1G is a silicon oxide film grown on the N'' layer 13 by CVD. A polysilicon gate layer 17 grown on the gate oxide film 15 is deposited on the entire surface of the substrate 1.
Formed from here using sputtering method, thermal C, VD method, etc.
18 is an aluminum film, etc. 170 CV is used to reduce the surface reflectance.
A silicon tungsten film is formed by the D method or the sputtering method, and 19 is a padding film made of silicon nitride or the like. The film thickness of the aluminum film 17 formed by vapor deposition or sputtering as a wiring material for a semiconductor device having the above structure is usually about 1 μm, but the thickness of the aluminum film 17 is usually about 1 μm. As shown in the figure, ζ is 1.5
A brane 20 of approximately μm size is formed. When such branes 20 are formed, electromigration occurs from the joints between the branes 20, which may change the characteristics of the electronic device or, in some cases, cause wire breakage or short circuit. Furthermore, hillocks (hill-shaped protrusions) may occur on the aluminum wiring due to annealing required in a post-process. Therefore, in recent years, attempts have been made to improve the characteristics of the joint by adding steel to this aluminum-silicon alloy and segregating this copper at the joint of the brain, thereby preventing the occurrence of electromigration and stress migration. It is being However, when copper is added as described above, when dry etching is performed for patterning the aluminum-silicon-copper alloy film, the steel remains as etching residue. Therefore, ion sputter etching can be used in combination to remove this copper, but this may damage the resist or cause changes in device characteristics due to high energy ion irradiation. On the other hand, attempts are also being made to reduce the grain size.
When nitrogen is introduced and added during sputtering, the brain size becomes approximately 0.5 μm, which can be made somewhat smaller than the conventional method. However, there is a strong possibility that the nitrogen may be mixed into the film, and this cannot be essentially improved. Further, the growth of aluminum film 17 by thermal CVD is introduced in the following literature. (1) rLPCVD ALUMINUM F
ORVLSI PROCESSINGJR,A,Le
vy and M, L, GreenJ, EIec.
Trochem, Soc, 134 (1987) P37
c(2) r LPC\' of Alumi
num and Al-5i A11o>5fo
r Sem1conduct, or Metaliz
ationJM,j, Cooke R,A,)le
inecke R, C, 5ternSolid S
t,ate TechnologyDecember1
982 PO2-G5 The thermal CVD methods shown in the above documents (1) and (2) are both similar hot wall CVD methods.
using the device. That is, the substrates are arranged in a reaction chamber made of a quartz glass tube, and a process gas for heating the substrates in a furnace is flowed from outside the quartz glass tube in the axial direction of the quartz glass tube. When an aluminum film is fabricated using this method, the step coverage is improved, but because the surface of the fabricated film is rough (resilience rate of about 10-20%), the bonding between the branes is poor and electromigration and stress migration problems occur. will occur. Furthermore, cluster ion beam evaporation and magnetron plasma CVD, which are introduced in the following literature, are methods that can produce aluminum films with good surface flatness.
The law is known. That is, (3) A1 film formation and crystallinity control by rICB method,” Yamada, Takagi Monthly Sem1conductor World (Japanese version) March issue (1987) P75 The method shown in this document uses a crucible containing aluminum. Clusters are generated in a high vacuum by heating, the resulting cluster beam is ionized by electron impact, and the ion cluster beam is irradiated onto the substrate to form a film. However, as shown in the cross-sectional view of FIG. 6, the aluminum film produced by this method cannot be used for wiring of electronic devices because there is a risk of wire breakage due to poor coverage of the stepped portion 21. . (4) Formation of At film by rMPcVD” Heating, Ito Monthly Sem1conductor World, (Japanese edition) March issue (19B?) P84 The method shown in this document is to attach an N pole to the back of the substrate holder at ground potential, The S-pole magnet is rotated and grounded, and high-frequency power is applied to the gas blowing part opposite the substrate.5, magnetron plasma CVD is performed.
It was designed to do this. According to this method, carbon is mixed in the aluminum film formed on the order of several percent, and the resistivity is 4 to 10.
It is large as μΩ・(A). For this reason, the low specific resistance (2.7μΩ・Crn
) cannot be used effectively and is not suitable as a wiring material. (Objective of the present invention) An object of the present invention is to reduce electromigration and stress migration by using an aluminum film, etc., which has few branes, good surface flatness, and excellent step coverage as a wiring material for electronic devices. and to provide a stable electronic device by preventing the occurrence of hillocks. (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. That is, in an electronic device having a wiring material made of an aluminum film or an aluminum alloy film,
The aluminum film or aluminum alloy film is supplied to the substrate surface after heating a predetermined gas to cause a first-stage thermal change, and a second-stage thermal change on the heated substrate surface causes the substrate surface to change. Thermal CV to perform film formation
It is characterized by being a film produced by method D. (Example) Fig. 1 shows the state of an aluminum film etc. produced as a wiring material for an electronic device according to the present invention, and Fig. 2 is a cross-sectional view showing step coverage of the aluminum film etc. Furthermore, FIG. 3 shows a front cross-sectional view of a thermal CVD apparatus used for producing an aluminum film and the like. The structure of the electronic device according to this embodiment is shown in FIG. 4; the explanation thereof will be omitted since it is the same as that of the conventional device shown in FIG. As shown in FIG. 1, an aluminum film etc. 17 with good flatness is fabricated on the silicon substrate 11. In order to fabricate this aluminum film etc. 17, vA shown in FIG.
Use CVD equipment. Reference numeral 1 denotes a processing chamber, which has a structure that can be kept airtight. 3 is installed here in the processing chamber 1, and the substrate 11 is 1
This is a substrate holder that holds the substrate 11 and adjusts the temperature of the substrate 11. To explain the configuration of the temperature adjustment mechanism 20 that adjusts the temperature of the substrate holder 3, 4 is a heater that heats the gas holder 3 by resistance heating (this may also be done by a heating method such as radiation heating), A thermocouple 5 monitors the temperature of the substrate holder 3. A temperature measuring resistor may be used instead of the thermocouple 5 as a temperature monitor. The old model measured with thermocouple 5 is PID control (not shown), PI
The power is input to a control circuit such as a sub-control ON-OFF control, and the input power to the heater 40 is adjusted using a thyristor or relay to adjust the temperature of the substrate holder 3. When necessary, the substrate holder 3 can be cooled and the temperature can be adjusted by both heating and cooling methods. A predetermined amount of gas 108 is introduced into the processing chamber 1 through a valve 7 from a gas supply device (not shown). Distribution plate 31 with gas passage/blowout pores
is provided. This distribution plate 31 has a temperature adjustment mechanism 4.
Incorporates 0. The temperature adjustment mechanism 40 mainly includes a heating means 41 provided on the distribution plate 31, a temperature monitor 42, and a feedback control means (not shown).
1, the distribution plate 31 is heated from the atmospheric pressure side by resistance heating using a heater 32. The same effect can be obtained even if radiation heating is performed using a halogen lamp or the like instead of resistance heating. Heater 32 is insulated from distribution plate 31 using insulating powder 34 . The insulating powder 34 may be alumina or the like, but in consideration of the conductivity of heat from the heater, it is better to use magnesia powder. Although the feedback control means is not shown, one word obtained by measuring with the thermocouple 33 is controlled by PID control, PIfi
'Jial], ON -OF control i, [ll, etc.) control circuit ffff1 is fed back, and the input power of the heater 32 is adjusted using a sirisk or a relay, and the distribution plate 3
A configuration that controls the temperature of 1 is adopted. Note that 35 is a lid for fixing the insulating powder 34. In order to produce the aluminum film 17 as a wiring material using the apparatus having the above-mentioned configuration, it is performed under the following film-forming conditions, for example. The pressure inside the processing chamber 1 was set to 2 Torr, triisobutylaluminum was used as the introduced gas, argon (flow rate 50 to 200 sec) was used as the carrier gas, the gas cylinder was set at 50 to 90°C, and the distribution plate 31 was set at 230°C. Triisobutylaluminum is subjected to a "first stage thermal change" and then supplied to the surface of the substrate 11 which is heated to 350 to 400°C. This allows the board 1
A "second stage thermal change" occurs on the surface of the substrate 1, and the aluminum film 17 can be formed on the substrate 11 at a rate of 1 μm/min. The surface of the film 170 is extremely flat compared to the conventional examples (1) and (2) related to thermal CVD described above. That is, the surface reflectance of the films produced by Conventional Examples (1) and (2) is about 10 to 20%, and the film has a very uneven and rough surface when observed by SEM. On the other hand, the aluminum film etc. according to the present invention has a film thickness of 1
The surface reflectance is 95% or more for 220 to 800 ntn light in μtn. This has better flatness than the film produced by the conventional sputtering method. In addition, as shown in FIG. 1, 1. The aluminum film or the like 17 formed on the substrate 11 is different from a sputtered film in SEN observation, and can be obtained in such a way that the brane 20 shown in FIG. 5 cannot be observed. Furthermore, when fabricated under the above film formation conditions, Si (crystal orientation 1
It is possible to epitaxially grow AI (crystal orientation 111 plane) on a substrate (11 plane), and it is possible to obtain a RHEED leak pattern. Or Si (crystal orientation 100 plane)
At-9i (crystal orientation 100 plane) epitaxial growth is possible on a substrate. Furthermore, as shown in FIG. 2, compared to the case of FIG. 6 in which the film was formed by cluster ion beam evaporation, the coverage at the stepped portion 21 was much better, and there was no fear of wire breakage. Furthermore, by controlling the parameters of the specific resistance of the film using the above-mentioned apparatus, a specific resistance of 2.7 μΩ can be easily obtained even for a film thickness of 1 μm with good flatness. Further, the amount of carbon mixed in is also low, at about 20 ppm or less. This film was heated at 430°C for 4 hours in a N2 atmosphere.
Although annealing was performed for 0 minutes, no hillocks were observed. This is a very superior feature compared to films produced by sputtering. The aluminum film etc. produced by the above-mentioned apparatus has good flatness, little impurity contamination, and excellent step coverage and crystallinity, making it ideal as a wiring material for electronic devices. be. When manufacturing an electronic device, after forming an aluminum film as a wiring material for the device using the method described above,
This is etched and patterned, and on the film,
As in the case of ordinary aluminum material for wiring, about 200 tungsten silicon films 18 are deposited by CVD or sputtering. This is done in order to lower the surface reflection fS so that exposure and patterning will not become impossible due to the high reflectance of the aluminum film and the like. In addition, in the above embodiment, 1. Regarding semiconductor devices that use aluminum films etc. as wiring materials. Although explained, it is not necessarily limited to this.
It also broadly includes electronic devices such as optoelectronic devices. (Effect of the invention) According to the claim, the wiring of an electronic device has a predetermined thermal CV.
By using an aluminum film or the like produced by the D method, electromigration, stress migration, and hillocks will not occur in the device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る電子デバイスの配線材として作製
したアルミニウム膜等の部分斜視図・第2図は熱CVD
法により作製したアルミニウム膜等の段差被覆性を示し
た断面図であり、さらに第3図はアルミニウム膜等を作
製するために使用するC V D装置の正面断面図、第
4図は従来から知られているN型シリコン・ゲー1− 
M OSの構造図、第5図はスパッタリング法により作
製したアルミニウム膜の部分斜視図、第6図はクラスタ
ーイオンビーム蒸着法により作製したアルミニウム膜等
の段差被覆性を示した断面図である。 11・・・基板、12・・・シリコン酸化膜、13・・
・N゛、17・・φアルミニウム膜又はアルミニウムー
シリコン合金膜。 特許出願人 日電アネルバ株式会社 代理人   弁理士 村上 健次
Figure 1 is a partial perspective view of an aluminum film etc. produced as a wiring material for an electronic device according to the present invention. Figure 2 is a thermal CVD
FIG. 3 is a cross-sectional view showing step coverage of an aluminum film etc. produced by the method, and FIG. 3 is a front sectional view of a CVD apparatus used for producing the aluminum film etc., and FIG. N-type silicon gate 1-
A structural diagram of the MOS, FIG. 5 is a partial perspective view of an aluminum film produced by sputtering, and FIG. 6 is a cross-sectional view showing step coverage of an aluminum film produced by cluster ion beam evaporation. 11...Substrate, 12...Silicon oxide film, 13...
・N゛, 17...φ aluminum film or aluminum-silicon alloy film. Patent applicant: Nichiden Anelva Co., Ltd. Patent attorney: Kenji Murakami

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜から成る配線
材を有する電子デバイスにおいて、前記アルミニウム膜
又はアルミニウム合金膜が、所定の気体を加熱して先ず
第1段の熱変化を生じさせた後に基板表面に供給し、加
熱した基板の表面における第2段の熱変化により該基板
表面に成膜を行うようにする熱CVD法で作製した膜で
あることを特徴とする電子デバイス。
In an electronic device having a wiring material made of an aluminum film or an aluminum alloy film, the aluminum film or aluminum alloy film is supplied to the substrate surface after heating a predetermined gas to first cause a first stage thermal change; An electronic device characterized in that the film is produced by a thermal CVD method in which a film is formed on the surface of a heated substrate by a second stage thermal change on the surface of the substrate.
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JPS6324070A (en) * 1987-04-24 1988-02-01 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Production of aluminum film

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5985857A (en) * 1982-11-08 1984-05-17 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Preparation of aluminum film
JPS6324070A (en) * 1987-04-24 1988-02-01 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Production of aluminum film

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