JPH03183768A

JPH03183768A - 堆積膜形成法

Info

Publication number: JPH03183768A
Application number: JP2006557A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Mikoshiba; 御子柴　宣夫; Kazuo Tsubouchi; 和夫坪内; Kazuya Eki; 一哉益
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-09-09
Filing date: 1990-01-16
Publication date: 1991-08-09
Anticipated expiration: 2013-12-02
Also published as: JP2831770B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】Ｅ産業上の利用分野Ｊ本発明は、堆積膜形成法に関し、特に半導体集積回路装
置等の配線に好ましく適用できるＡβ堆積膜の形成法に
関するものである。

［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（Ａβ）が用いられ
てきた。ｌは安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。　Ｓ３等との密着性が良いなど、多くの利
点を持っている。

上記Ａβもしくは１合金の電極や配線のＡβ膜の形成方
法としては、従来マグネトロンスパッタなどのスパッタ
法が使われてきた。ところが−般にスパッタ法はターゲ
ットからスパッタされた粒子の真空中での飛来を基礎と
する物理的堆積法であるので、断差部や絶縁膜側壁での
膜厚が極端に薄くなり、ひどい場合には断線してしまう
。膜厚の不均一や断線はＬＳＩの信頼性を著しく低下さ
せてしまうという欠点がある。

上記のような問題点を解決するため様々なタイプのＣＶ
Ｄ（ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉ
ｏｎ）法が提案されている。これらの方法では成膜過程
で何らかの形で原料ガスの化学反応を利用する。プラズ
マＣＶＤや光ＣＶＤでは原料ガスの分解が気相中で起き
、そこでできた活性種が基板上でさらに反応して膜形成
が起きる。

これらのＣＶＤ法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はよいが、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る。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）があるなどの
問題点があった。

熱ＣＶＤ法は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。このため段差部での断線などを避けることがで
きる。また、プラズマＣＶＤやスパッタ法のような荷電
粒子損傷もない。このためＡβ膜の形成法として熱ＣＶ
Ｄ法が種々研究されている。−数的な熱ＣＶＤによるへ
β膜の形成方法としては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Ｊ
ｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｅｌｅｅｔｒｏｅｈｅｍｉｅａｌ
　５ｏｃｉｅｔｙ第１３１巻第２１７５頁（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−Ｃ，Ｈ，）、　Ａｒ２　
）（ＴＩＢＡ）を用い、成膜温度２６０℃２反応管圧力
０．５Ｔｏｒｒで成膜し、３．４μΩ’ａｍの膜を形成
している。

ＴＩＢＡを用いる場合は、成膜前にＴｉｃｊ２４を流し
、基板表面を活性化し、核を形成するなどの前処理をし
ないと連続な膜が得られない。また、ＴｉＣβ４を用い
た場合も含め、一般にＴＩＢＡを用いた場合には表面平
坦性が悪いという欠点がある。

特開昭６３−３３５６９号にはＴｉＣβ４を用いず、そ
の代ｎ＆ご右境ア１シ３二＾八かＸ妬；斤ｌ帛し！松１
．％ず加数することにより膜形成する方法が記載されて
いる。

この場合には基板表面の自然酸化膜を除去する工程が必
要であると明記されている。ＴＩＢＡは単独で使用する
ことが可能なのでＴＩＢＡ以外のキャリアガスな使う必
要はないがＡｒガスをキャリアガスとして用いてもよい
と記載されている。しかしＴＩＢＡと他のガス（例えば
Ｈ，）との反応は全く想定しておらず、水素をキャリア
ガスとして使うという記載もない。またＴＩＢＡ以外に
トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）をあげているが、そ
れ以外のガスの具体的記載はない。これは一般に有機金
属の化学的性質は金属元素に付いている有機置換基が少
し変化すると大きく変るので、どのような有機金属を使
用すべきかは個々に検討する必要があるからである。

Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｅａｌ　５ｏｃｉｅｔｙ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オールＣＶＤ法によるＡβ
の成膜に関する記載がある。この方法ではＴＩＢＡを使
用しガス温＊ｆＪ−其妬遺廖）　ｎ　Ｎ、友？ｈストへ
五ご益畳ル蛤卦する。この方法ではガス温度と基体表面
温度との差を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。しか
もこの方法では膜を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。

選択性が長時間維持できないなどの問題点がある。

このように、従来のＡＩ２膜形成法はいずれも十分に平
坦ではないし、抵抗が低く、高純度の良質なＡＩ２膜を
制御性良く成膜するには全く不完全で問題が多い。

［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
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。

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、導電体として良質なＡβ膜を制御性良く形成し得
る堆積膜形成法を提供することを目的とする。

［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堆積膜形成方法は、
（ａ）電子供与性の表面（Ａ）を備えた基体を堆積膜形
成用の空間に配する工程、（ｂ）アルキルアルミニウムハイドライドのガスと水素
ガスとを前記堆積膜形成用の空間に導入する工程、およ
び（ｃ）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℃以下の範囲内に前記電子供与性の表面
（Ａ）の温度を維持し、該電子供与性の表面（Ａ）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
。

［作　用］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。

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１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。

例えば、圓−Ｒ３（Ｍ：夏Ｉ！族金属、Ｒ：フルキル基
）の場合において、トリメチルガリウムは、熱分解ではＧａ−ＣＨ５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は、熱分解ではβ離脱によりとＣ２１１ａ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は、熱分解ではＡｎ−Ｃ２）Ｉｓ結合の切断されるラジ
カル分解である。しかしｉＣ，Ｈｇの結合したイソトリ
ブチルアルミニウムはβｍ脱する。

Ｃｌ１ｓ基と八ぶとからなるトリメチルアル主ニウム（
ＴＭ＾）は、室温で二景体構造を有しており、熱分解は＾ｊ！　　ＣＩ＋３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１１２と反応してＣＩ（４を生じ、最終的に八ｌ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ＴＭ＾分子からＨを引抜
き、最終的に＾ｎ−ｃ化合物が生ずる。

また、ＴＭ＾の場合、光もしくはＨ２雰囲気高周波（略
々１３．５６Ｍ）ＩＺ）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１間の橋掛Ｃ１１３の
カップリングによりＣ２Ｈ６が生ずる。

要は、最も単純なアルキル基であるＣＨ３基。

Ｃ２Ｈ５基または１ｃ４Ｈ＠基と　Ａ角または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から八℃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、Ａｌ１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、超ＬＳＩプロセスに用いることが難しい。

そのため、ガス温度と基板温度とを精密Ｃ制御する方法
が試みられている。しかし装置が複雑であり、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
ない枚葉処理型である。しかも堆積速度が高々５００λ
〆分であるので、量産化に必要なスルーブツトを実現す
ることができない。

同様にＴＭ＾を用いた場合は、プラズマや光を用いるこ
とによるへ２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、スルーブツトを十分向上させるにはまだ改善
すべき余地がある。

本発明におけるジメチルアルミニウムハイドライドＤＭ
ＡＨ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ｌ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０例えばＤＭ＾１（を光ＣｖＤ
により　Ａ℃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〜ｌＯμΩ・Ｃ■とバルク値（２
，７μΩ・ｃｍ）より大きく、膜厚に劣るものであった
。

［実施例］以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施態様につ
いて説明する。

本発明において（４、導電性堆積膜として良質の＾Ｉｌ
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。

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（ＤＭＡＩ＋）またはモノメチルアル
ミニウムハイドライド（ＭＭ＾ＩＩ２ンと、反応ガスとしてＨ７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＾ｊＮｌｉを形成する。

本発明の適用可能な基体は、電子供与性を有する材料を
用いる。

この電子供与性について以下詳細に説明する。

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０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心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。

具体的じは、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、■〕族元素εしてのＧａ、ｉｎ、
＾ｌ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、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、アルくニウムシリコン、チタンアル渠ニウム、チタ
ンナイトライド。

銅、アルミ；ラムシリコン銅、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
等の金属９合金およびそれらのシリサイド等を含む。

このような構成の基体にヌノして、　Ａ℃は原料ガスと
０２との反応系において単純な熱反応のみで堆積する０
例えばＤＭＡＨとＨ２との反応系における熱反応は基本
的にと考えられる。　ＤＭＡＨは室温で二量体構造をとって
いる。ＭＭＡＨ２によっても下記実施例に示すように、
熱反応により高品質Ａｊ２が堆積可能であった。

ＭＭＡＩ口２は蒸気圧が室温で０．０１〜０．ＩＴｏｒ
ｒと低いために多量の原料軸、送が難しく、堆積速度は
数百穴／分が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ＤＭ＾１１を使用す
ることが最も望ましい。

第１図は本発明を適用可能な堆積膜形成装置を示す模式
図である。

ここで、１はＡｊ２Ｉｌｉ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。モしてヒータ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。

ガスの供給系は以下のように構成されている。

５はガスの混合器であり、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。

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。

排気系は以下のように構成される。

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。

基体１の搬送系は以下のように構成される。

ｌＯ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ｉｔ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。

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。

第１図に示すように、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ＤＭ
ＡＨ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
ＤＭＡ）Ｉを生成し、これを混合器５に輸送する０反応
ガスとしてのＨ８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。

原料ガスとしては、ＭＭＡＨ，でもよいが、蒸気圧が室
温で１Ｔｏｒｒとなるのに十分なりＭＡＨが最も好まし
い。また、ＤＭＡＨとＭＭＡＨ＊を混合させて用いても
よい。

このような原料ガスおよび反応ガスを用い、基体温度１
６０℃〜４５０℃で形成された堆積膜の抵抗率は、膜厚
４００Åでは室温で２．７〜３．０μΩ・ｃｍとＡＩ２
バルクの抵抗率とほぼ等しく、連続かつ平坦な膜となる
。このとき成膜時圧力は１０−”Ｔｏｒｒ〜７６０Ｔｏ
ｒｒの範囲で選ぶことができる。また、膜厚１μ閣であ
っても、その抵抗率はやはり室温で略々２．７〜３．０
μΩ・Ｃ１１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。

基体温度としては、ｌ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、ＤＭＡ１分圧が１０−４
〜１０−”Ｔｏｒｒのとき堆積速度は１００人／分〜８
００人／分と非常に大きく、超ＬＳＩ用ＡＩ２堆積技術
として十分大きい堆積速度が得られる。

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ＡＩ２膜は配向性も強く、かつ４５
０℃、　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ｌ膜にはヒロック。

スパイクの発生もない良質のＡβ膜となる。また、この
ようなＡβ膜はエレクトロマイグレーション耐性に優れ
ている。

第１図示の装置では、１回の堆積において１枚の基体に
しかＡβを堆積することができない。略々ｇｏｏ人／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
ためには不十分である。

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ｌを堆積することのできる減圧Ｃ
ＶＤ装置がある。本発明によるＡＩｌ堆積は加熱された
電子供与性基体表面での表面反応を用いているため、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とを用いることにより、Ａβを堆積
させることができる。

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℃、ＤＭＡ１分圧は反
応管内圧力の１×１Ｏ−１′倍〜１．３　Ｘｌ０−”倍
であり、５ｉｄｂ分圧は反応管内圧力のＩ　Ｘ　１０−
’倍〜Ｉ　Ｘ　１０−’倍の範囲であり、八βが電子供
与性基体上に堆積する。

第２図はかかる本発明を適用可能な堆積膜形成装置を示
す模式図である。

５７はｉ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５も内に設置される。なお、基体
保持具５６は石英製とするのが望ましい。

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５
３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。

また、原料ガスは第１図に示す装置と同様に、第１のガ
ス系、第２のガス系および混合器を有しくいずれも図示
せず）、原料ガスは原料ガス導入口５２より反応管５０
内部に導入される。原料ガスは、第２図中矢印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、ＡＩ２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。

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。

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ｌ膜を
同時に形成することができる。

上述したように本発明にもとづ（ｉ成膜方法によって得
られた膜は緻密であり炭素等の不純物含有量がきわめて
少なく抵抗率もバルク並であり且つ表面平滑度の高い特
性を有するため以下に述べる顕著な効果が得られる。

■ヒロックの減少ヒロックは成膜時の内部応力が熱処理工程で解放される
際にＡβが部分的なマイグレーションをおこし、Ａ４表
面に凸部を生じるものである。また通電による極部的な
マイグレーションによっても同様の現象が生ずる。本発
明によって形成されたＡＩ２膜は内部応力がほとんどな
く且つ単結晶に近い状態である。そのため４５０℃ＩＨ
ｒの熱処理で従来のへ忍膜において１０’〜１０６個／
ｃ＋ａ”のヒロックが生ずるのに対して本発明によると
ヒロック数は０−１０個／Ｃ−と大幅に達成できた。こ
のよつ番こＡｉｌ弁而ｒ面ｔ１部がほとんどないためレ
ジスト膜厚および眉間絶縁膜を薄膜化することができ微
細化、平坦化に有利である。

■耐エレクトロマイグレーション性の向上エレクトロマ
イグレーションは高密度の電流が流れることにより配線
原子が移動する現象である。この現象により粒界に沿っ
てボイドが発生・成長しそのための断面積減少に伴ない
配線が発熱・断線してしまう。

耐マイグレーション性は平均配線寿命で評価することが
一般的である。

上記従来法による配線は２５０℃、　　Ｉ　ＸＩＯ’　
Ａ／Ｃ１の通電試験条件下で、（配線断面積１μｍの場
合）ＩＸＩＯ”〜１０”時間の平均配線寿命が得られて
いる。これに対して本発明に基づ＜ＡＩ２成膜法により
得られたＡβ膜は、上記試験により、断面積１μｍの配
線で１０３〜１０４時間の平均配線寿命が得られた。

よって本発明によると、たとえば配線幅０．８μｍのと
き０．３μｍの配線層厚さで充分実用に耐え得る。つま
り配線層厚さを薄くすることができるので配線を設置し
た後の半導体表面の凹凸を最小域に抑えることができ、
且つ通常の電流を流す上で高信頼性が得られた。また、
非常に単純なプロセスで可能である。

■表面平滑性の向上（配線のバターニング性向上）従来、金属薄膜の表面の粗さは配線のパターニング工程
においてマスクと基体用のアライメント工程およびエツ
チング工程において不都合を及ぼしていた。

つまり従来のＡβ−ＣＶＤ膜の表面には数μｍに及ぶ凹
凸があり表面モルフォロジーが悪く、そのため ■）アライメント信号が表面で乱反射を生じ、そのため
雑音レベルが高くなり本来のアライメント信号を識別で
きない。

２）大きな表面凹凸をカバーするため、レジスト膜厚を
大きくとらねばならず微細化に反する。

３）表面モルフォロジーが悪いとレジスト内部反射によ
るハレーションが極部的に生じ、レジスト残りが生ずる
。

４）表面モルフォロジーが悪いとその凹凸に準じて配線
エツチング工程で側壁がギザギザになってしまう等の欠
点をもっていた。

本発明によると形成されたへ４膜の表面モルフォロジー
が画期的に改善され、上述の欠点は全て改善される。

■コンタクトホール、スルーホール内の抵抗およびコン
タクト抵抗の向上。

コンタクトホールの大きさが１μｍＸ１μｍ以下と微細
になると、配線工程の熱処理中に配線中のＳＬがコンタ
クトホールの基体上に析出してこれを覆い、配線と素子
との間の抵抗が著しく大きくなる。

本発明によると表面反応によって緻密な膜が形成される
のでＡｊ２は２．７〜３．３μΩＣ１１の抵抗率を有す
ることが確認された。また、コンタクト抵抗は０．６μ
園×０．６μｍの面積においてＳｉ部が１０２１０２Ｏ
”の不純物を有する場合ｌＸｌ０−’Ω・Ｃ１が達成で
きる。

つまり本発明によると基体と良好なコンタクトが得られ
る。

つまり、パターニング工程において露光機の解像性能限
界の線巾においてアライメント精度３σ＝　０．１５μ
ｍが達成できハレーションを起こさず、なめらかな側面
を有する配線が可能となる。

■配線工程中の熱処理の低温化あるいは廃止が可能であ
る。

以上詳細に説明したように本発明を半導体集積回路の配
線形成方法に適用することにより、従来のＡβ配線に比
べて格段に、歩止まりを向上させ、低コスト化を促進す
ることが可能となる。

（実施例１）まずＡβ成膜の手順は次の通りである。第１図に示した
装置を用い、排気設備９により、反応管２内を略々Ｉ　
Ｘ　１０−”Ｔｏｒｒに排気する。ただし反応管２内の
真空度はＩ　Ｘ　１０−”Ｔｏｒｒより悪くてもＡβは
成膜する。

Ｓｉウェハを洗浄後、搬送室ｌＯ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ｌ×１０−’
Ｔｏｒｒに排気し、その後ゲートバルブ１３を開はウェ
ハをウェハホルダ３に装着する。

ウェハをウェハホルダ３に装着した後、ゲートバルブ１
３を閉じ、反応室２の真空度が略々１×１０−”Ｔｏｒ
ｒになるまで排気する。

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Ｈ，を用いた。

第２のガスラインはＨ２用とする。

第２ガスラインからＨ８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
ＤＭＡＨを反応管内へ導入する。

全圧は略々１．５　Ｔｏｒｒであり、ＤＭＡ８分圧を略
々１．５Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒとする。　ＤＭＡＨを反
応管２に導入するとＡβが堆積する。所定の堆積時間が
経過した後、ＤＭＡＨの供給を停止する０次にヒータ４
の加熱を停止し、ウェハを冷却するｅ　Ｈｌガスの供給
を止め反応管内を排気した後、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Ａβ成膜手順の概略である。

次に本実施例における試料作製を説明する。

Ｓ１基体（Ｎ型１〜２０ｃｍ）の試料を１３０枚用意し
、基体温度を１３とおり設定し、各基体温度でそれぞれ
１０枚の試料に対して前述した手順に従って全圧　　　
　１．５　ＴｏｒｒＤＭＡ８分圧　　１．５　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒなる条
件でＡｌ１膜を堆積した。

基体温度を１３水準に変化して堆積したｌ膜を各種の評
価方法を用いて評価した。その結果を表１に示す。

（以下余白）つまり１６０℃〜４５０℃、特に２００℃〜４００℃の
温度範囲において、きわめて良質なＡｒ２膜が得られた
。

（実施例２）まずＡｒ２成膜の手順は次の通りである。排気設備９に
より、反応管２内を略々Ｉ　Ｘ　１０−”Ｔｏｒｒに排
気する。反応管２内の真空度がＩ　Ｘ　１０””Ｔｏｒ
ｒより悪くてもｉは成膜する。

Ｓｉウェハを洗浄後、搬送室ｌＯを大気圧に解放してＳ
ｔウェハを搬送室に装填する。搬送室を略々ｌ　Ｘ　１
０−’Ｔｏｒｒに排気してその後ゲートバルブ１３を開
はウェハをウェハホルダ３に装着する。

ウェハをウェハホルダ３に装着した後、ゲートバルブ１
３を閉じ反応室２の真空度が略々ｌＸｌ０−”Ｔｏｒｒ
になるまで排気する。

本実施例では第１のガスラインをＤＭＡＨ用とする。Ｄ
ＭＡＨラインのキャリアガスはＡｒを用いた。第２ガス
ラインはＨ２用である。

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内の圧力を所望の値にする。

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
ハ温度が所望の温度に到達した後、ＤＭＡＨラインより
ＤＭＡＨを反応管内へ導入する。

全圧は略々１．５Ｔｏｒｒであり、ＤＭＡ０分圧を略々
１．５Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒとする。ＤＭＡ）ｌを反応
管２に導入するとＡｒ２が堆積する。所望の堆積時間が
経過した後ＤＭＡＨの供給を停止する。次にヒータ４の
加熱を停止し、ウェハを冷却する。Ｈ８ガスの供給を止
め反応管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ＡＩ！
、−Ｓｉ成膜の概略である。

このようにして形成された堆積膜は抵抗率、炭素含有率
、平均配線寿命、堆積速度、ヒロック密度、スパイクの
発生および反射率に関しては実施例１と同様の結果を得
た。

（実施例３）原料ガスにＭＭＡＨｇを用いて、全圧力　　　　　１．５　ＴｏｒｒＭＭＡＨ，分圧　　　５　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒと設定
し、実施例１と同様の手順で堆積を行なったところ、基
体温度１６０℃から４００℃の温度範囲において、実施
例１と同様に炭素不純物を含まない平坦性、緻密性に優
れたｉ薄膜が堆積した。

（実施例４）シリコン基板を第２図に示した減圧ＣＶＤ装置に入れ、
同一バッチ内でＡｒ２膜を成膜した。成膜条件は反応管
圧力０．３Ｔｏｒｒ　％ＤＭＡＨ分圧３．０Ｘ１０−″
Ｔｏｒｒ、基体温度３００℃、成膜時間１０分である。

このような条件で成膜した結果、７０００人のＡβ膜が
堆積した。ｌ膜の膜質は実施例１で示した基体温度３０
０℃のものと同一の性質を示し非常に良好であった。

（実施例５）実施例１と同じ方法によってＡｒ２膜を形成したサンプ
ルを用意した。各サンプル即ち実施例１と同じ各成膜条
件において、Ｓｉウェハ上へ堆積したＡ℃膜の結晶性を
Ｘ線回折法および反射電子線回埒烙か田ＩＡ−ｒ証価ｌ
、トン７ス１２１下の通ｈヤネった。

Ｓｉ基体表面の結晶方位が（１１１）面であるとき、Ｘ
線回折からは、第３図に示すように、Ａｒ２に関しては
Ａｒ２（１０Ｇ）を示す回折ピークしか観測されなかっ
た。また、加速電圧８０ｋＶもしくは、１００ｋＶの電
子線を用いた反射高速電子線回折では、第４図のように
Ａｌ２（１００）を示す単結晶スポットが観察された。

第４図（ａ）はｌ　（１００）に［００１］方向から電
子線を入射した時の回折パターン、同図（ｂ）はＡ忍（
１００）に［０１１］方向から電子線を入射した時の回
折パターンである。すなわち、５Ｌ（１１１）基体上の
Ａｒ２膜は（１００）面を持つ単結晶であった０表１の
基体温度範囲のなかで、２５０℃から３３０℃の範囲の
ものは堆積したＡ４膜が単結晶となっていた。

また、５ｉ（１１１）面がＳｉ基体表面と１°　２゜３
°　４°　５＠異なったオフアングル５ｔ（１１１３基
体上に堆積したへ４膜も上述５Ｌ（１１１）基体上に堆
積した場合と同じく、基体温度が２５０℃から’；４’
４ｎ　　Ｔの傷古曲ｎ）遺ぼｆ名社ゴ１を十　　　　ム
ＯｔｌｎｌｌＳ　　尚参占恩が堆積した。

Ｓｉ基体表面の結晶方位が（１００）面であるとき、Ｘ
線回折からは、第５図に示すように、ｌに関してはｌ　
（１１１）を示す回折ピークしか観測されなかった。ま
た、加速電圧８０ｋＶもしくは、１ｏＯｋＶの電子線を
用いた反射高速電子線回折では、八β（１１１）を示す
単結晶スポットが観察された。すなわち、５Ｌ（１００
）基体上のＡ℃膜は（１１１）面をもつ単結晶であった
。表１の基体温度範囲のなかで、２５０℃から３３０℃
の範囲のものは堆積したＡβ膜が単結晶となっていた。

また、５ｉ（１００）面がＳｉ基体表面と１°　２＠　
３°　４＠　５°異なったオフアングルＳＬ　（１００
）基体上に堆積したＡＩ２膜も上述５ｉ（１１１）基体
上に堆積した場合と同じく、基体温度が２５０℃から３
３０℃の範囲の温度条件では、Ａｌ２（１１１）単結晶
が堆積した。

（実施例６）実施例２の方法で形成したＡβ膜の結晶性は、実施例１
の場合と同じく、表１の基体温度が２５０℃から３３０
℃の範囲では、５Ｌ（１１１）基体上ではｌ　（１００
）単結晶、５ｔ（１００）基体上ではＡβ（１１１）単
結晶が堆積した。

（実施例７）Ｓｉ基体上に実施例３の方法で形成したｌ膜の結晶性を
Ｘ線回折法および反射高速電子線回折法で評価したとこ
ろ以下の通りであった。

Ｓｉ基体表面の結晶方位が（１１１）面であるとき、Ｘ
線回折からは、第３図に示すように、Ａβに関してはｌ
　（１００）を示す回折ピークしか観測されなかった。

また、加速電圧８０ｋＶもしくは、Ｉ　［１ＯｋＶの電
子線を用いた反射高速電子線回折では、第４図のように
Ａβ（１００）を示す単結晶スポットが観測された。す
なわち、５Ｌ（１１１）基体上のＡβ膜は（１００）面
をもつ単結晶であった。

また、５ｉ（１１１）面がＳｉ基体表面と１°　２゜３
＠、４’″　５°異なったオフアングル５Ｌ（Ｉｌｌ）
基体上に堆積したｌ膜も上述５ｔ（１１１）基体上に堆
積した場合と同じく、ｌ　（１００）単結晶が堆積した
。

Ｓｉ基体表面の結晶方位が（１００）面であるとき、Ｘ
線回折からは、第５図に示すように、ＡＩ；！、に関し
てはＡＩ２　（１１１）を示す回折ピークしか観測され
なかった。また、加速電圧８０ｋＶもしくは、１ｏＯｋ
Ｖの電子線を用いた反射高速電子線回折では、Ａ℃（１
１１）を示す単結晶スポットが観測された。すなわち、
５ｉ（１００）基体上のＡＩｌ膜は（１１１）面をもつ
単結晶であった。また、ＳＬ　（１００）面が１０２°
　３°、４°　５°異なったオフアングル５Ｌ（１００
）基体上に堆積したＡβ膜も上述５ｔ（１１１）基体上
に堆積した場合と同じく、ｌ　（１１１）単結晶が堆積
した。

［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ｌ膜を基体上に堆積させることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用可能な堆積膜形成装置の一俸１な
飛すｍ式団、第２図は本発明を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。第３図は５Ｌ（１１１）基体上のＸ線回折パターン、第
４図は５ｉ（ｉｌｌ）基体上のＡβ（ｉｏｏ）回折パタ
ーン、第５図はＳＬ　（１００）基体上のＸ線回折パターンで
ある。ｌ・・・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、ｌＯ・・・搬送室、１１・・・バルブ、１２・・・境餌ユニηト５０・・・石英製外側反応管、５１・・・石英製内側反応管、５２・・・原料ガス導入口、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。第１図第図ｏ　　ｏ　　０００゜ □ｏ。０　０　　。 ×ＪＩ￥Ｌ拝ヒ゛−ム妹王や、ｆ立置００００ｅ（皮）第図

Claims

【特許請求の範囲】１）（ａ）電子供与性の表面（Ａ）を備えた基体を堆積
膜形成用の空間に配する工程、（ｂ）アルキルアルミニウムハイドライドのガスと水素
ガスとを前記堆積膜形成用の空間に導入する工程、およ
び（ｃ）前記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℃以下の範囲内に前記電子供与性の
表面（Ａ）の温度を維持し、該電子供与性の表面（Ａ）
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
する堆積膜形成法。２）前記アルキルアルミニウムハイドライドがジメチル
アルミニウムハイドライドであることを特徴とする請求
項１に記載の堆積膜形成法。３）前記アルキルアルミニウムハイドライドがモノメチ
ルアルミニウムハイドライドであることを特徴とする請
求項１に記載の堆積膜形成法。