JPH01252776A - 気相成長アルミニウム膜形成方法 - Google Patents
気相成長アルミニウム膜形成方法Info
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Landscapes
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、気相成長アルミニウム膜形成方法に関する。
本発明は、例えば、半導体装置の製造の際のアルミニウ
ム膜形成のような電子材料製造の分野や、その他気相成
長アルミニウム膜を用いる各種産業分野で、広く利用す
ることができる。
ム膜形成のような電子材料製造の分野や、その他気相成
長アルミニウム膜を用いる各種産業分野で、広く利用す
ることができる。
本発明は、有機アルミニウム化合物を、ケイ素、リン、
ホウ素、ヒ素から成る群から任意に選ばれる少なくとも
１種の元素の水素化合物で還元してアルミニウム膜を気
相成長させることにより、アルミニウムカーバイド等の
不純物が少なく、低抵抗化できるアルミニウム膜を得ら
れるようにしたものである。
ホウ素、ヒ素から成る群から任意に選ばれる少なくとも
１種の元素の水素化合物で還元してアルミニウム膜を気
相成長させることにより、アルミニウムカーバイド等の
不純物が少なく、低抵抗化できるアルミニウム膜を得ら
れるようにしたものである。
気相成長アルミニウム膜は、例えば、半導体装置などの
電子材料の分野で多用されている（これについては、例
えば、「月刊 Ｓ ｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＷｏｒｌ
ｄ、、プレスジャーナル社、１９８７．３、参照）。
電子材料の分野で多用されている（これについては、例
えば、「月刊 Ｓ ｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＷｏｒｌ
ｄ、、プレスジャーナル社、１９８７．３、参照）。
アルミニウム膜を気相成長で形成しようとする場合、即
ち例えばＣＶＤ法によりアルミニウム薄膜を形成しよう
とする場合には、用いる原料ガス（ソースガス）として
は、実用的な蒸気圧が得られるものとして、ＴＭＡ（）
リメチルアルミニウＬ）やＴＩＢＡ （＋−リイソブチ
ルアルミニウム）が−船釣である。しかし、このような
原料ガスを用いると、熱分解により以下の（１）式の反
応が進み、この熱分解で得られるものの組成はアルミニ
ウムカーバイドＡ ！ｔ ａ Ｃ３となってしまって、
抵抗率が高く、バルクの純ＡＮのような特性は得られな
くなる。
ち例えばＣＶＤ法によりアルミニウム薄膜を形成しよう
とする場合には、用いる原料ガス（ソースガス）として
は、実用的な蒸気圧が得られるものとして、ＴＭＡ（）
リメチルアルミニウＬ）やＴＩＢＡ （＋−リイソブチ
ルアルミニウム）が−船釣である。しかし、このような
原料ガスを用いると、熱分解により以下の（１）式の反
応が進み、この熱分解で得られるものの組成はアルミニ
ウムカーバイドＡ ！ｔ ａ Ｃ３となってしまって、
抵抗率が高く、バルクの純ＡＮのような特性は得られな
くなる。
（Ａ １ｔ ＣＣＨｓ ） ｈ ） ｚ ＝Ａ１４
Ｃ３＋９ＣＨ４（１） そこで、水素還元反応で、以下の（２）式の反応により
Ａ／ｌを成膜しようとすることが考えられるが、（２）
式を進行させるためには水素分子Ｈ，をラジカル化させ
る必要があり、Ｈ，をラジカル化するのには比較的高温
が必要で、結局このため上記（１）弐の反応も同時に進
んでしまい、炭素含有量が数％オーダーとなり、低抵抗
化できない。
Ｃ３＋９ＣＨ４（１） そこで、水素還元反応で、以下の（２）式の反応により
Ａ／ｌを成膜しようとすることが考えられるが、（２）
式を進行させるためには水素分子Ｈ，をラジカル化させ
る必要があり、Ｈ，をラジカル化するのには比較的高温
が必要で、結局このため上記（１）弐の反応も同時に進
んでしまい、炭素含有量が数％オーダーとなり、低抵抗
化できない。
Ａｌｔ （ＣＨ３）ｂ ＋２Ｈｚ→
２Ａｊ！＋Ｃｚ Ｈｈ ＋４ＣＨ４（２）下記（３）式
や（４）式に示すように、ＴＭＡの２量体をプラズマ励
起や光励起で１量体にし、その後さらに光励起と熱分解
によりＡｌを成膜する方法も知られているが、この場合
でも（３）式の反応に上記（１）式の反応が混在してし
まい、分離がむずかしい。また（４）式の反応では、光
励起のために効率の良い安定な光源が必要であるが、実
用上この要請が満たせるものはないというのが現状であ
る。
や（４）式に示すように、ＴＭＡの２量体をプラズマ励
起や光励起で１量体にし、その後さらに光励起と熱分解
によりＡｌを成膜する方法も知られているが、この場合
でも（３）式の反応に上記（１）式の反応が混在してし
まい、分離がむずかしい。また（４）式の反応では、光
励起のために効率の良い安定な光源が必要であるが、実
用上この要請が満たせるものはないというのが現状であ
る。
２Ａｌ （ＣＨｚ）ｚ ＋Ｃ２Ｈｌ、（３）本発明の目
的は、上記従来技術の問題点を解決して、アルミニウム
カーバイド等の炭素不純物が少なく、低抵抗化できる気
相成長アルミニウム膜の形成方法を提供することにある
。
的は、上記従来技術の問題点を解決して、アルミニウム
カーバイド等の炭素不純物が少なく、低抵抗化できる気
相成長アルミニウム膜の形成方法を提供することにある
。
本発明の気相成長アルミニウム膜形成方法は、有機アル
ミニウム化合物を、ケイ素、リン、ホウ素、ヒ素から成
る群から任意に選ばれる少なくとも１種の元素の水素化
合物で還元してアルミニウム膜を気相成長させるもので
あり、これにより上記問題点を解決したものである。
ミニウム化合物を、ケイ素、リン、ホウ素、ヒ素から成
る群から任意に選ばれる少なくとも１種の元素の水素化
合物で還元してアルミニウム膜を気相成長させるもので
あり、これにより上記問題点を解決したものである。
本発明において、有機アルミニウム化合物は、シリコン
、リン、ホウ素、ヒ素のいずれかの水素化合物で還元さ
れる。あるいは、これら水素化合物の混合物で還元され
るのでもよい。１分子が上記元素の２以上で構成される
ものを用いるのでもよい。
、リン、ホウ素、ヒ素のいずれかの水素化合物で還元さ
れる。あるいは、これら水素化合物の混合物で還元され
るのでもよい。１分子が上記元素の２以上で構成される
ものを用いるのでもよい。
例えば水素化合物の例としては、５ｉＨａ、５ｉｚＨｉ
＋ 、５ｉｓＨｓ 、ＰＨ３、Ｂｚ Ｈｂ 、ＡｓＨｓ
等を挙げることができる。
＋ 、５ｉｓＨｓ 、ＰＨ３、Ｂｚ Ｈｂ 、ＡｓＨｓ
等を挙げることができる。
有機アルミニウム化合物としては、アルミニウムのソー
スガスとなり得る任意のものを用いることができ、例え
ば、トリメチルアルミニウムＡｌ（ＣＨｚ）＋ 、）リ
イソプチルアルミニウムＡｌ（ｉ Ｃａ Ｈｑ）ｘ
、ジメチルアルミニウムクロライドＡ Ｉ Ｃ１（ＣＨ
ｓ）ｔ １）リエチルアルミニウムＡ ｌ （Ｃｚ
Ｈｓ）ｚ 、ジエチルアルミニウムクロライドＡ Ｉ
Ｃｌ （Ｃｔ Ｈｓ）ｚ 、ジエチルアルミニウムブ
ロマイドＡ Ｉ Ｂ ｒ （Ｃｔ Ｈｓ：ｈ 、ジエ
チルアルミニウムハイドライドＡ Ｉ Ｈ（Ｃｚ Ｈ８
）２、ジイソプロピルアルミニウムクロライドＡｌＩＣ
１！（Ｃ３Ｈｔ）ｚ 、トリプロピルアルミニウムＡＩ
（ＣｓＨｔ）ｉ等を挙げることができる。
スガスとなり得る任意のものを用いることができ、例え
ば、トリメチルアルミニウムＡｌ（ＣＨｚ）＋ 、）リ
イソプチルアルミニウムＡｌ（ｉ Ｃａ Ｈｑ）ｘ
、ジメチルアルミニウムクロライドＡ Ｉ Ｃ１（ＣＨ
ｓ）ｔ １）リエチルアルミニウムＡ ｌ （Ｃｚ
Ｈｓ）ｚ 、ジエチルアルミニウムクロライドＡ Ｉ
Ｃｌ （Ｃｔ Ｈｓ）ｚ 、ジエチルアルミニウムブ
ロマイドＡ Ｉ Ｂ ｒ （Ｃｔ Ｈｓ：ｈ 、ジエ
チルアルミニウムハイドライドＡ Ｉ Ｈ（Ｃｚ Ｈ８
）２、ジイソプロピルアルミニウムクロライドＡｌＩＣ
１！（Ｃ３Ｈｔ）ｚ 、トリプロピルアルミニウムＡＩ
（ＣｓＨｔ）ｉ等を挙げることができる。
本発明において、シリコンの水素化合物を用いた場合、
得られるアルミニウム膜は条件によりシリコンとの合金
（Ａ！！−３ｔ系合金）となるが、本発明において得る
アルミニウム膜は、このように他元素が含有されるもの
を含むものである。
得られるアルミニウム膜は条件によりシリコンとの合金
（Ａ！！−３ｔ系合金）となるが、本発明において得る
アルミニウム膜は、このように他元素が含有されるもの
を含むものである。
本発明は上記のように、有機アルミニウム化合物を上記
水素化合物で還元するので、低温で反応を進行させるこ
とができ、例えば低温で水素ラジカルを発生させて反応
を進行させることができる。
水素化合物で還元するので、低温で反応を進行させるこ
とができ、例えば低温で水素ラジカルを発生させて反応
を進行させることができる。
よって、アルミニウムカーバイドが生成しない温度で還
元反応を行わせることができるため、炭素不純物の少な
いアルミニウム膜を得ることができる。従ってアルミニ
ウム膜の抵抗率を、純アルミニウムに近いものにできる
。
元反応を行わせることができるため、炭素不純物の少な
いアルミニウム膜を得ることができる。従ってアルミニ
ウム膜の抵抗率を、純アルミニウムに近いものにできる
。
またこのように、低温、特に水素による還元プロセスよ
りも低温で還元反応を進めることができるため、高速形
成が可能である。このため生成する膜も、アスピイリテ
ィ （表面の凸凹）の少ないものが得られる。
りも低温で還元反応を進めることができるため、高速形
成が可能である。このため生成する膜も、アスピイリテ
ィ （表面の凸凹）の少ないものが得られる。
更に、ハイブリッドＣＶＤ法（プラズマ、光励起、熱分
解の各工程を要する）等のような、複雑な工程を必要と
しないので、制御性を良くできる。
解の各工程を要する）等のような、複雑な工程を必要と
しないので、制御性を良くできる。
かつ、前述の如くアルミニウム膜は合金として得ること
もできるが、例えばＡｌ−Ｓｔ合金の膜を得たい場合、
本発明を用いれば、Ｓｉ含有量は、シリコンの水素化合
物（例えば使用する５ｉＨ４）の分圧で、容易に制御で
きる。また、５ｔＨｉ分圧をＴＭＡ並みにすることで、
当初の時間５ｔＯ２よりもＳｔの方にＡｌ化合物が吸着
されやすいことを利用した、選択形成を可能とすること
もできる。
もできるが、例えばＡｌ−Ｓｔ合金の膜を得たい場合、
本発明を用いれば、Ｓｉ含有量は、シリコンの水素化合
物（例えば使用する５ｉＨ４）の分圧で、容易に制御で
きる。また、５ｔＨｉ分圧をＴＭＡ並みにすることで、
当初の時間５ｔＯ２よりもＳｔの方にＡｌ化合物が吸着
されやすいことを利用した、選択形成を可能とすること
もできる。
以下本発明の実施例について説明する。
なお当然のことではあるが、本発明は以下に述べる実施
例により限定されるものではない。
例により限定されるものではない。
実施例−１
本実施例では、有機アルミニウム化合物としてＴＭＡ（
）リメチルアルミニウム）を用い、還元剤である水素化
合物としてＳｉ Ｈａを用いて、半導体装置製造の際の
アルミニウム膜（乃至はＡ１−Ｓｔ合金）！りのＣＶＤ
による形成に、本発明を適用した。
）リメチルアルミニウム）を用い、還元剤である水素化
合物としてＳｉ Ｈａを用いて、半導体装置製造の際の
アルミニウム膜（乃至はＡ１−Ｓｔ合金）！りのＣＶＤ
による形成に、本発明を適用した。
キャリアガスとしては水素Ｈ２を用いた。即ち本実施例
では、反応系のガスとして、Ｔ Ｍ Ａ ／ Ｓ ｉＨ
４／ Ｈｔを用いて実施した。なおキャリアガスは水素
が好ましいが、そのほかヘリウム、アルゴン等の希ガス
も好ましく用いることができ、特に限定はない。
では、反応系のガスとして、Ｔ Ｍ Ａ ／ Ｓ ｉＨ
４／ Ｈｔを用いて実施した。なおキャリアガスは水素
が好ましいが、そのほかヘリウム、アルゴン等の希ガス
も好ましく用いることができ、特に限定はない。
形成装置としては、各種のＣＶＤ装置を用いることがで
きる。例えばコールド・ウオール型、ロードロック等の
形式のものを用いることができ、これは空気の混入の少
ない方式が望ましいという点で有利なので、本実施例で
は、コールドウオール型、ロードロツタの方式の減圧Ｃ
ＶＤシステムを用いた。ガス供給の点で、減圧シスチル
であることが望ましい。
きる。例えばコールド・ウオール型、ロードロック等の
形式のものを用いることができ、これは空気の混入の少
ない方式が望ましいという点で有利なので、本実施例で
は、コールドウオール型、ロードロツタの方式の減圧Ｃ
ＶＤシステムを用いた。ガス供給の点で、減圧シスチル
であることが望ましい。
上記装置を用い、アルミニウム膜を形成すべき材料、例
えば半導体ウェハ等のアルミニウムを堆積する基板を反
応炉に導入し、これを反応台にセットし、ウニへの昇温
と減圧とを同時に行い、まずＳｉ Ｈ４で充分パージす
るか、あるいはＳｉＨ４とＴＭＡを同時に流し、反応炉
を特定の圧力に保持し、該反応炉でアルミニウムを成膜
する。その後、ガスをとめ、生成ガスを排気し、通常の
搬出方法でウェハ等を取り出す。
えば半導体ウェハ等のアルミニウムを堆積する基板を反
応炉に導入し、これを反応台にセットし、ウニへの昇温
と減圧とを同時に行い、まずＳｉ Ｈ４で充分パージす
るか、あるいはＳｉＨ４とＴＭＡを同時に流し、反応炉
を特定の圧力に保持し、該反応炉でアルミニウムを成膜
する。その後、ガスをとめ、生成ガスを排気し、通常の
搬出方法でウェハ等を取り出す。
実施に際しては、枚葉式でも、バッチ方式でもよいが、
反応ガスの流れが均一で、ガスノズル部でＴＭＡと５ｉ
Ｈｓが良（混合できるものであることが望ましい。
反応ガスの流れが均一で、ガスノズル部でＴＭＡと５ｉ
Ｈｓが良（混合できるものであることが望ましい。
ＴＭＡとＳｉＨ４の反応を考えた場合、以下の反応式で
反応が進行していると予想される。まず、Ｓｉ Ｈ，は
、約１５０℃以上では、次式（１）のように水素がラジ
カル化していると考えられる。
反応が進行していると予想される。まず、Ｓｉ Ｈ，は
、約１５０℃以上では、次式（１）のように水素がラジ
カル化していると考えられる。
Ｓｔ Ｈａ→５ｉｆ（ｚ ” ＋２Ｈ”・・・Ｈ）同時
に流したＴＭＡも約１５０℃以上で１．水素ラジカルに
より、次式（Ｉｔ）のような反応が進む。
に流したＴＭＡも約１５０℃以上で１．水素ラジカルに
より、次式（Ｉｔ）のような反応が進む。
次にＴＭＡより過剰なＳｔ Ｈ，から発生する水素ラジ
カルにより、更に還元反応が進み、次式（Ｉ［Ｉ）の反
応でアルミニウムが成膜すると考えられる。
カルにより、更に還元反応が進み、次式（Ｉ［Ｉ）の反
応でアルミニウムが成膜すると考えられる。
上記のようにして、最終的にアルミニウム薄膜を生成さ
せる。
せる。
なお、５ｉＨｓ分圧がＴＭＡの数倍ある場合、あるいは
形成温度が高い場合は、以下の式（ＩＶ）の反応も同時
に進み、Ｓｉが析出し、このときはｆｉ、１−３ｔ合金
膜となる。
形成温度が高い場合は、以下の式（ＩＶ）の反応も同時
に進み、Ｓｉが析出し、このときはｆｉ、１−３ｔ合金
膜となる。
ＳｉＨ，”→Ｓｉ ＋Ｈｚ ↑ ・・・（Ｔ’／
）シリコンの析出は別設障害にはならず、また特にＡｌ
−Ｓｉ合金膜として形成したい場合もあるので、分圧等
の条件を制御することにより、アルミニウム中のＳｉｌ
を制御して、所望の膜を得るようにすることができる。
）シリコンの析出は別設障害にはならず、また特にＡｌ
−Ｓｉ合金膜として形成したい場合もあるので、分圧等
の条件を制御することにより、アルミニウム中のＳｉｌ
を制御して、所望の膜を得るようにすることができる。
更に、ＴＭＡとＳｉ Ｈａ分圧を同様にした場合、物質
による吸着効率の差を利用した形での、アルミニウムの
選択的デポジションを行うことも可能である。
による吸着効率の差を利用した形での、アルミニウムの
選択的デポジションを行うことも可能である。
膜形成の際の形成温度は、１５０℃〜４５０℃の間で選
択した。条件により異なるが、ガスの分解温度が４００
℃程度であると考えると、４００℃をやや下まわる程度
の方が好ましいと考えられる。
択した。条件により異なるが、ガスの分解温度が４００
℃程度であると考えると、４００℃をやや下まわる程度
の方が好ましいと考えられる。
形成圧力は、０．１〜０．８ Ｔｏｒｒ程度とした。
ガス比は、Ｔ Ｍ Ａ ／ Ｓ ｉ Ｈａのモル比で、
０．５〜１００の間で選択した。
０．５〜１００の間で選択した。
本実施例においては、反応方法を比較的簡略化し、Ｈ８
ラジカルを発生させ、低温でＴＭＡを還元できるので、
アルミニウムカーバイドＡ１４Ｃｚ等の反応生成物を減
少できた。このように炭素不純物が少なく、炭素化合物
が生成しないので、アニール処理により、バルクアルミ
ニウムの抵抗率に近い薄膜が形成できる。また、従来よ
りも低温で堆積してアルミニウム膜を形成できたので、
生成する膜のアスビイクティが少なくできた。
ラジカルを発生させ、低温でＴＭＡを還元できるので、
アルミニウムカーバイドＡ１４Ｃｚ等の反応生成物を減
少できた。このように炭素不純物が少なく、炭素化合物
が生成しないので、アニール処理により、バルクアルミ
ニウムの抵抗率に近い薄膜が形成できる。また、従来よ
りも低温で堆積してアルミニウム膜を形成できたので、
生成する膜のアスビイクティが少なくできた。
かつ本実施例では、Ｓ＋Ｈ４分圧によりＡＪ−Ｓｉ合金
を形成するようにでき、しかもその成分も容易に制御で
きるという利点がある。
を形成するようにでき、しかもその成分も容易に制御で
きるという利点がある。
実施例−２
本実施例では有機アルミニウム化合物として、ＴＩＢＡ
を用いた。本実施例でも実施例−１と同様の効果が得ら
れた。
を用いた。本実施例でも実施例−１と同様の効果が得ら
れた。
上述の如く本発明によれば、アルミニウムカーバイド等
の炭素不純物が少なく、低抵抗化できる気相成長アルミ
ニウム膜を形成することができる。
の炭素不純物が少なく、低抵抗化できる気相成長アルミ
ニウム膜を形成することができる。
Claims (1)
- １、有機アルミニウム化合物を、ケイ素、リン、ホウ素
、ヒ素から成る群から任意に選ばれる少なくとも１種の
元素の水素化合物で還元してアルミニウム膜を気相成長
させる気相成長アルミニウム膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7843188A JPH01252776A (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | 気相成長アルミニウム膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7843188A JPH01252776A (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | 気相成長アルミニウム膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01252776A true JPH01252776A (ja) | 1989-10-09 |
Family
ID=13661854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7843188A Pending JPH01252776A (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | 気相成長アルミニウム膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01252776A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01283374A (ja) * | 1988-05-10 | 1989-11-14 | Nec Corp | アルミニウム薄膜の堆積方法 |
| US5091210A (en) * | 1989-09-26 | 1992-02-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Plasma CVD of aluminum films |
| US5154949A (en) * | 1989-09-26 | 1992-10-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Process for forming metal deposited film containing aluminum as main component by use of alkyl aluminum hydride |
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| US5196372A (en) * | 1989-09-09 | 1993-03-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Process for forming metal deposited film containing aluminum as main component by use of alkyl hydride |
| US5316972A (en) * | 1989-09-26 | 1994-05-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Process for forming deposited film by use of alkyl aluminum hydride and process for preparing semiconductor device |
| US5476547A (en) * | 1989-09-26 | 1995-12-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Gas feeding device for controlled vaporization of an organometallic compound used in deposition film formation |
| US5545591A (en) * | 1993-01-29 | 1996-08-13 | Nec Corporation | Method for forming an aluminum film used as an interconnect in a semiconductor device |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6347364A (ja) * | 1986-08-15 | 1988-02-29 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 化学的気相成長法およびその装置 |
| JPH01161714A (ja) * | 1987-12-18 | 1989-06-26 | Fujitsu Ltd | 気相成長方法 |
-
1988
- 1988-03-31 JP JP7843188A patent/JPH01252776A/ja active Pending
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