JPH04214868A - 金属膜形成法および気相化学反応装置 - Google Patents
金属膜形成法および気相化学反応装置Info
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- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/32051—Deposition of metallic or metal-silicide layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/76877—Filling of holes, grooves or trenches, e.g. vias, with conductive material
- H01L21/76879—Filling of holes, grooves or trenches, e.g. vias, with conductive material by selective deposition of conductive material in the vias, e.g. selective C.V.D. on semiconductor material, plating
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属堆積膜形成法に関
し、特に半導体集積回路装置等の配線に好ましく適用で
きる金属堆積膜の形成法およびそのための気相化学反応
装置に関するものである。
し、特に半導体集積回路装置等の配線に好ましく適用で
きる金属堆積膜の形成法およびそのための気相化学反応
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体を用いた電子デバイスや集
積回路素子において、電極や配線には主にアルミニウム
（Ａｌ） もしくはシリコンを含むアルミニウム（Ａｌ
−Ｓｉ） 等が用いられてきた。ここで、Ａｌは廉価で
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ことや、
Ｓｉとの密着性が良好であることなど、多くの利点を有
している。
積回路素子において、電極や配線には主にアルミニウム
（Ａｌ） もしくはシリコンを含むアルミニウム（Ａｌ
−Ｓｉ） 等が用いられてきた。ここで、Ａｌは廉価で
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ことや、
Ｓｉとの密着性が良好であることなど、多くの利点を有
している。
【０００３】ところで、ＬＳＩ 等の集積回路の集積度
が増大し、配線の微細化や多層配線化などが近年特に必
要とされ、配線に対してこれまでにない厳しい要求が出
されるようになってきている。例えば４Ｍｂｉｔ や１
６ＭｂｉｔのダイナミックＲＡＭ などでは、Ａｌ等の
金属を堆積しなければならない開孔（ビアホール）のア
スペクト比（開孔の深さ÷開孔の直径）は１．０ 以上
である。そして開孔の直径自体も１μｍ 以下となり、
アスペクト比の大きい開孔にもＡｌを堆積できる技術が
必要とされる。
が増大し、配線の微細化や多層配線化などが近年特に必
要とされ、配線に対してこれまでにない厳しい要求が出
されるようになってきている。例えば４Ｍｂｉｔ や１
６ＭｂｉｔのダイナミックＲＡＭ などでは、Ａｌ等の
金属を堆積しなければならない開孔（ビアホール）のア
スペクト比（開孔の深さ÷開孔の直径）は１．０ 以上
である。そして開孔の直径自体も１μｍ 以下となり、
アスペクト比の大きい開孔にもＡｌを堆積できる技術が
必要とされる。
【０００４】しかも半導体集積回路装置に関して商業的
に成功をおさめるためには低コストで大量生産できるも
のでなくてはならない。
に成功をおさめるためには低コストで大量生産できるも
のでなくてはならない。
【０００５】従来、Ａｌ膜等の金属膜形成方法にはスパ
ッタリング法、トリメチルアルミニウムを用いたＣＶＤ
法等の気相法によるものが知られている。とりわけ熱
ＣＶＤ（化学蒸着）法は種々研究され、例えば有機アル
ミニウムをキャリアガスに分散して加熱基体上へ輸送し
、基体上でガス分子を熱分解して膜形成するという方法
が使われている。例えば「Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ第１３１
巻２１７５ページ（１９８４年）」に記載されている
ように、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−Ｃ４Ｈ９）３Ａｌ（ＴＩＢＡ）を用い
、成膜温度２６０ ℃，反応管圧力０．５Ｔｏｒｒ で
成膜し、３．４ μΩ・ｃｍ の膜を形成している。
ッタリング法、トリメチルアルミニウムを用いたＣＶＤ
法等の気相法によるものが知られている。とりわけ熱
ＣＶＤ（化学蒸着）法は種々研究され、例えば有機アル
ミニウムをキャリアガスに分散して加熱基体上へ輸送し
、基体上でガス分子を熱分解して膜形成するという方法
が使われている。例えば「Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ第１３１
巻２１７５ページ（１９８４年）」に記載されている
ように、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−Ｃ４Ｈ９）３Ａｌ（ＴＩＢＡ）を用い
、成膜温度２６０ ℃，反応管圧力０．５Ｔｏｒｒ で
成膜し、３．４ μΩ・ｃｍ の膜を形成している。
【０００６】しかしながら、この方法ではＡｌの表面平
坦性が悪く、ステップガバレッジ，エレクトロマグレー
ション等を考慮すると良質な膜は得られていない。しか
も開孔内のＡｌは緻密なものとならない。
坦性が悪く、ステップガバレッジ，エレクトロマグレー
ション等を考慮すると良質な膜は得られていない。しか
も開孔内のＡｌは緻密なものとならない。
【０００７】また、特開昭６３−３３５６９ 号公報に
は有機アルミニウムを基体近傍において加熱することに
より膜形成する方法が記載されている。この方法では表
面の自然酸化膜を除去した金属または半導体表面上にの
み選択的にＣＶＤ 法によるＡｌを堆積することができ
る。そして開孔を埋めた後にスパッタ法によって酸化膜
上にＡｌを堆積させることが記載されている。
は有機アルミニウムを基体近傍において加熱することに
より膜形成する方法が記載されている。この方法では表
面の自然酸化膜を除去した金属または半導体表面上にの
み選択的にＣＶＤ 法によるＡｌを堆積することができ
る。そして開孔を埋めた後にスパッタ法によって酸化膜
上にＡｌを堆積させることが記載されている。
【０００８】しかしながら、この方法においても大前提
となる開孔内のＡｌの表面平滑性が十分でない為に、Ｃ
ＶＤ 法によるＡｌ膜とスパッタ法によるＡｌ膜との界
面の電気的接触性が悪く抵抗率の増加を招く。
となる開孔内のＡｌの表面平滑性が十分でない為に、Ｃ
ＶＤ 法によるＡｌ膜とスパッタ法によるＡｌ膜との界
面の電気的接触性が悪く抵抗率の増加を招く。
【０００９】これを変形した例としては「Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ 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
ージにはダブルウォールＣＶＤ 法が記載されている。 この方法はＴＩＢＡガスを用いて金属や半導体上のみに
Ａｌを選択成長させることができるが、ガス温度と基体
表面温度との差を精度よく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ず装置構成
が複雑になるという欠点がある。
ｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ 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
ージにはダブルウォールＣＶＤ 法が記載されている。 この方法はＴＩＢＡガスを用いて金属や半導体上のみに
Ａｌを選択成長させることができるが、ガス温度と基体
表面温度との差を精度よく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ず装置構成
が複雑になるという欠点がある。
【００１０】すなわちこれらを制御しようとすると金属
堆積膜形成の為の装置が複雑であり、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
処理型とせざるを得ない。しかも決して良質といえない
膜が堆積速度が高々５００ Å／分の堆積速度で得られ
るだけで、量産化に必要なスループットを実現すること
ができない。しかもこの方法による膜といえどもある程
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，Ａｌ選択成長の選択性が余り長い時間維持できな
いなど再現性に乏しく量産に向かないような不十分なも
のであった。
堆積膜形成の為の装置が複雑であり、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
処理型とせざるを得ない。しかも決して良質といえない
膜が堆積速度が高々５００ Å／分の堆積速度で得られ
るだけで、量産化に必要なスループットを実現すること
ができない。しかもこの方法による膜といえどもある程
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，Ａｌ選択成長の選択性が余り長い時間維持できな
いなど再現性に乏しく量産に向かないような不十分なも
のであった。
【００１１】さらには、１つの金属膜形成装置を用いる
場合、種々の成膜用のガスやチャンバ内の洗浄用のガス
等が成膜動作上あるいは装置のメンテナンス上反応室内
に導入され所望の処理が行われる。このような処理を行
いながら金属膜形成を続けていくと、いかに有機アルミ
ニウム原料からの炭素等の含有が少ないＣＶＤ法とはい
え、炭素以外の種々の不純物が界面等にとり込まれる恐
れが生じる。このような問題は半導体装置の量産におい
て歩留りを突然下げる原因となる。
場合、種々の成膜用のガスやチャンバ内の洗浄用のガス
等が成膜動作上あるいは装置のメンテナンス上反応室内
に導入され所望の処理が行われる。このような処理を行
いながら金属膜形成を続けていくと、いかに有機アルミ
ニウム原料からの炭素等の含有が少ないＣＶＤ法とはい
え、炭素以外の種々の不純物が界面等にとり込まれる恐
れが生じる。このような問題は半導体装置の量産におい
て歩留りを突然下げる原因となる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
ＣＶＤ 法では、半導体集積回路装置を低コストで大量
生産するためにかかせない堆積速度の向上およびスルー
プットの向上が望めないばかりか、良質のＡｌの選択成
長がうまくいかないという問題点があった。仮りに良好
な、Ａｌの選択成長が得られたとしても平坦性，純度お
よびステップガバレッジ，コンタクトホール内の緻密な
Ａｌの埋め込み等に問題が残り再現性に乏しいものであ
った。すなわち、高集積化のためには改善すべき余地が
多分にあった。
ＣＶＤ 法では、半導体集積回路装置を低コストで大量
生産するためにかかせない堆積速度の向上およびスルー
プットの向上が望めないばかりか、良質のＡｌの選択成
長がうまくいかないという問題点があった。仮りに良好
な、Ａｌの選択成長が得られたとしても平坦性，純度お
よびステップガバレッジ，コンタクトホール内の緻密な
Ａｌの埋め込み等に問題が残り再現性に乏しいものであ
った。すなわち、高集積化のためには改善すべき余地が
多分にあった。
【００１３】本発明の目的は、複雑で高価な堆積膜形成
装置を用いずとも上述した技術的課題を解決し、高堆積
速度で且つ高スループットで良質の金属膜の形成が再現
性よく得られる金属膜形成法を提供することにある。
装置を用いずとも上述した技術的課題を解決し、高堆積
速度で且つ高スループットで良質の金属膜の形成が再現
性よく得られる金属膜形成法を提供することにある。
【００１４】本発明の他の目的は選択性に優れ、アスペ
クト比の大きい開孔内に金属膜を形成することが可能な
金属膜形成法を提供することにある。
クト比の大きい開孔内に金属膜を形成することが可能な
金属膜形成法を提供することにある。
【００１５】さらに本発明の他の目的は、選択性に優れ
た成膜法により開孔内に良質の金属を堆積させた後、非
選択性の成膜方法により絶縁膜表面を含む全面に金属を
堆積させることにより、まず開孔内に堆積した導電性、
平坦性に優れた金属とその後堆積する金属膜との接触性
が良好となり、抵抗率が低く、エレクトロマイグレーシ
ョンに強い半導体装置の電極および配線材料として優れ
た金属膜を形成することができる金属膜形成法を提供す
ることにある。
た成膜法により開孔内に良質の金属を堆積させた後、非
選択性の成膜方法により絶縁膜表面を含む全面に金属を
堆積させることにより、まず開孔内に堆積した導電性、
平坦性に優れた金属とその後堆積する金属膜との接触性
が良好となり、抵抗率が低く、エレクトロマイグレーシ
ョンに強い半導体装置の電極および配線材料として優れ
た金属膜を形成することができる金属膜形成法を提供す
ることにある。
【００１６】さらに本発明の他の目的は金属膜形成装置
をくり返し長期間使用した後でも、不純物のとり込みが
ほとんどない金属膜の形成法を提供することにある。
をくり返し長期間使用した後でも、不純物のとり込みが
ほとんどない金属膜の形成法を提供することにある。
【００１７】本発明のさらにまた他の目的は、上述した
方法を実現するための気相化学反応装置を提供すること
にある。
方法を実現するための気相化学反応装置を提供すること
にある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明方法は、膜形成用の空間に基体を配す
る工程と、アルキルアルミニウムハイドライドのガスと
水素ガスとを前記空間に導入する工程と、前記基体を直
接加熱し、前記基体の表面にアルミニウムを主成分とす
る金属膜を形成する工程とを含むことを特徴とする。
るために、本発明方法は、膜形成用の空間に基体を配す
る工程と、アルキルアルミニウムハイドライドのガスと
水素ガスとを前記空間に導入する工程と、前記基体を直
接加熱し、前記基体の表面にアルミニウムを主成分とす
る金属膜を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【００１９】さらに、本発明方法は、膜形成用の空間に
基体を配する工程と、アルキルアルミニウムハイドライ
ドのガスと修飾原子を含むガスと水素ガスとを前記空間
に導入する工程と、前記基体を直接加熱し、前記基体の
表面にアルミニウムを主成分とし修飾原子を含む金属膜
を形成する工程とを含むことを特徴とする。
基体を配する工程と、アルキルアルミニウムハイドライ
ドのガスと修飾原子を含むガスと水素ガスとを前記空間
に導入する工程と、前記基体を直接加熱し、前記基体の
表面にアルミニウムを主成分とし修飾原子を含む金属膜
を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【００２０】さらに、本発明方法は、半導体および／ま
たは導電体が部分的に絶縁層から露出した露出部が表面
に形成されている基体を第１の成膜室に配置する工程と
、前記第１の成膜室にアルキルアルミニウムハイドライ
ドと水素ガスとを導入する工程と、前記基体を加熱維持
して前記露出部に選択的にアルミニウムを主成分とする
金属膜を堆積させる工程と、外気を連続的に遮断可能に
前記第１の成膜室と隣接して設けられた第２の成膜室に
前記基体を外気遮断下に移動配置して前記基体上に気相
法により金属膜を形成する工程と、を有することを特徴
とする。
たは導電体が部分的に絶縁層から露出した露出部が表面
に形成されている基体を第１の成膜室に配置する工程と
、前記第１の成膜室にアルキルアルミニウムハイドライ
ドと水素ガスとを導入する工程と、前記基体を加熱維持
して前記露出部に選択的にアルミニウムを主成分とする
金属膜を堆積させる工程と、外気を連続的に遮断可能に
前記第１の成膜室と隣接して設けられた第２の成膜室に
前記基体を外気遮断下に移動配置して前記基体上に気相
法により金属膜を形成する工程と、を有することを特徴
とする。
【００２１】さらにまた、本発明方法は、半導体および
／または導電体が部分的に絶縁層から露出した露出部が
表面に形成されている基体を第１の成膜室に配置する工
程と、前記第１の成膜室にアルキルアルミニウムハイド
ライドと修飾原子を含むガスと水素ガスとを導入する工
程と、前記基体を加熱維持して前記露出部に選択的にア
ルミニウムを主成分とする金属膜を堆積させる工程と、
外気を連続的に遮断可能に前記第１の成膜室と隣接して
設けられた第２の成膜室に前記基体を外気遮断下に移動
配置して前記基体上に気相法により金属膜を形成する工
程と、を有することを特徴とする。
／または導電体が部分的に絶縁層から露出した露出部が
表面に形成されている基体を第１の成膜室に配置する工
程と、前記第１の成膜室にアルキルアルミニウムハイド
ライドと修飾原子を含むガスと水素ガスとを導入する工
程と、前記基体を加熱維持して前記露出部に選択的にア
ルミニウムを主成分とする金属膜を堆積させる工程と、
外気を連続的に遮断可能に前記第１の成膜室と隣接して
設けられた第２の成膜室に前記基体を外気遮断下に移動
配置して前記基体上に気相法により金属膜を形成する工
程と、を有することを特徴とする。
【００２２】本発明による装置は、膜形成用の反応室内
に基体を配し、原料ガスと水素ガスとを前記反応室内に
導入し、前記基体上に膜を形成する気相化学反応装置に
おいて、前記装置外部に設けられた水素ガス収容器から
前記反応室に至るガス供給系の途中に水素精製器を接続
し、前記気相化学反応装置は、前記水素精製器を内部に
有することを特徴とする。
に基体を配し、原料ガスと水素ガスとを前記反応室内に
導入し、前記基体上に膜を形成する気相化学反応装置に
おいて、前記装置外部に設けられた水素ガス収容器から
前記反応室に至るガス供給系の途中に水素精製器を接続
し、前記気相化学反応装置は、前記水素精製器を内部に
有することを特徴とする。
【００２３】もちろん、成膜時には必要に応じてＳｉ等
の原子を含むガスを併せて導入することによりＡｌ−Ｓ
ｉ等のアルミニウムを主成分とする金属膜を形成するこ
とができる。
の原子を含むガスを併せて導入することによりＡｌ−Ｓ
ｉ等のアルミニウムを主成分とする金属膜を形成するこ
とができる。
【００２４】
【作用】本発明においては、基体にアルミニウムを選択
的に堆積する際に基体を直接加熱することにより、膜特
性に優れた金属膜を予想以上の高堆積速度にて形成する
ことができる。
的に堆積する際に基体を直接加熱することにより、膜特
性に優れた金属膜を予想以上の高堆積速度にて形成する
ことができる。
【００２５】本発明によれば、ランプ等による直接加熱
法を利用するので電子供与性の表面上への水素原子の供
給を促進し、選択性を確実に保ったまま堆積速度を向上
させることができる。
法を利用するので電子供与性の表面上への水素原子の供
給を促進し、選択性を確実に保ったまま堆積速度を向上
させることができる。
【００２６】堆積速度の向上は、スループットを高める
だけでなく、金属膜中に不純物がとり込まれ易い悪条件
下においても不純物のとり込みを防止するという効果を
もたらす。従って、膜質，スループットの両方が一度で
改善され、半導体装置の製造分野においてはめざましい
効果を奏する。
だけでなく、金属膜中に不純物がとり込まれ易い悪条件
下においても不純物のとり込みを防止するという効果を
もたらす。従って、膜質，スループットの両方が一度で
改善され、半導体装置の製造分野においてはめざましい
効果を奏する。
【００２７】また、不純物のとり込みの問題は、Ａｌ膜
の形成工程を、選択堆積工程と非選択的堆積工程との２
つに分け、これを互いに反応室が連結されたいわゆるマ
ルチチャンバーを有する金属膜形成装置を利用して上記
２つの工程を連続して行うことによっても改善される。
の形成工程を、選択堆積工程と非選択的堆積工程との２
つに分け、これを互いに反応室が連結されたいわゆるマ
ルチチャンバーを有する金属膜形成装置を利用して上記
２つの工程を連続して行うことによっても改善される。
【００２８】さらに、コンタクトホール内に選択的に堆
積するＡｌが良質な単結晶材料となり、表面平坦性に優
れ緻密な膜となる。また、その上に基体を外気にさらす
ことなく連続的に成膜室内を移動させ、連続的に選択堆
積／非選択堆積を行うことができる。選択堆積を行う時
のジメチルアルミニウムハイドライド（ＤＭＡＨ）とＨ
２ガスとによる低温での表面反応に基づき、Ａｌがコン
タクトホール内に選択的に堆積する。このＡｌは非常に
選択性に優れた良質のＡｌ膜であるために半導体装置の
配線材料として適用するためにはさらに絶縁層上にもＡ
ｌ等の金属膜を非選択的に形成し、多層配線可能としな
ければならない。ここで、コンタクトホール内に堆積し
たＡｌ膜は表面平坦性に優れた単結晶であることが判明
した。このような単結晶Ａｌ表面を含む絶縁膜表面であ
れば、スパッタリングあるいはＣＶＤ 法によるＡｌ等
の金属膜を形成しても、コンタクトホール内の選択的に
堆積したＡｌ膜と良好な接続性を維持でき、これにより
比抵抗の小さいＡｌ膜が得られる。
積するＡｌが良質な単結晶材料となり、表面平坦性に優
れ緻密な膜となる。また、その上に基体を外気にさらす
ことなく連続的に成膜室内を移動させ、連続的に選択堆
積／非選択堆積を行うことができる。選択堆積を行う時
のジメチルアルミニウムハイドライド（ＤＭＡＨ）とＨ
２ガスとによる低温での表面反応に基づき、Ａｌがコン
タクトホール内に選択的に堆積する。このＡｌは非常に
選択性に優れた良質のＡｌ膜であるために半導体装置の
配線材料として適用するためにはさらに絶縁層上にもＡ
ｌ等の金属膜を非選択的に形成し、多層配線可能としな
ければならない。ここで、コンタクトホール内に堆積し
たＡｌ膜は表面平坦性に優れた単結晶であることが判明
した。このような単結晶Ａｌ表面を含む絶縁膜表面であ
れば、スパッタリングあるいはＣＶＤ 法によるＡｌ等
の金属膜を形成しても、コンタクトホール内の選択的に
堆積したＡｌ膜と良好な接続性を維持でき、これにより
比抵抗の小さいＡｌ膜が得られる。
【００２９】さらにまた、選択堆積を行う時のＤＭＡＨ
とシリコンを含むガスとＨ２ガスとによる低温での表面
反応に基づき、Ａｌ−Ｓｉがコンタクトホール内に選択
的に堆積する。このＡｌ−Ｓｉは非常に選択性に優れた
良質のＡｌ−Ｓｉ膜であるために半導体装置の配線材料
として適用するためにはさらに絶縁層上にもＡｌ等の金
属膜を非選択的に形成し、多層配線可能としなければな
らない。ここで、コンタクトホール内に堆積したＡｌ−
Ｓｉ膜は表面平坦性に優れた結晶であることが推定され
た。 このような結晶Ａｌ−Ｓｉ表面を含む絶縁膜表面であれ
ば、スパッタリングあるいはＣＶＤ 法によるＡｌ等の
金属膜を形成しても、コンタクトホール内へ選択的に堆
積したＡｌ膜と良好な接続性を維持でき、これにより比
抵抗の小さいＡｌ膜が得られる。
とシリコンを含むガスとＨ２ガスとによる低温での表面
反応に基づき、Ａｌ−Ｓｉがコンタクトホール内に選択
的に堆積する。このＡｌ−Ｓｉは非常に選択性に優れた
良質のＡｌ−Ｓｉ膜であるために半導体装置の配線材料
として適用するためにはさらに絶縁層上にもＡｌ等の金
属膜を非選択的に形成し、多層配線可能としなければな
らない。ここで、コンタクトホール内に堆積したＡｌ−
Ｓｉ膜は表面平坦性に優れた結晶であることが推定され
た。 このような結晶Ａｌ−Ｓｉ表面を含む絶縁膜表面であれ
ば、スパッタリングあるいはＣＶＤ 法によるＡｌ等の
金属膜を形成しても、コンタクトホール内へ選択的に堆
積したＡｌ膜と良好な接続性を維持でき、これにより比
抵抗の小さいＡｌ膜が得られる。
【００３０】
【実施例】本発明の詳細な説明の前に、まず本発明に好
適なＡｌを主成分とする金属膜（純Ａｌも含む）の成膜
方法（Ａｌ−ＣＶＤ法）について以下に説明する。
適なＡｌを主成分とする金属膜（純Ａｌも含む）の成膜
方法（Ａｌ−ＣＶＤ法）について以下に説明する。
【００３１】この方法は、例えばアスペクト比が１以上
の微細かつ深い開孔（コンタクトホール、スルーホール
）内への金属材料の埋め込みに適した方法であり、また
選択性に優れた堆積方法である。
の微細かつ深い開孔（コンタクトホール、スルーホール
）内への金属材料の埋め込みに適した方法であり、また
選択性に優れた堆積方法である。
【００３２】そしてこの方法により形成された金属膜は
単結晶Ａｌが形成される様に極めて結晶性に優れ、炭素
等の含有もほとんどない。
単結晶Ａｌが形成される様に極めて結晶性に優れ、炭素
等の含有もほとんどない。
【００３３】この方法とは、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用いて、電子供与性の基
体上に表面反応により堆積膜を形成するものである。特
に、原料ガスとしてモノメチルアルミニウムハイドライ
ド（ＭＭＡＨ）またはジメチルアルミニウムハイドライ
ド（ＤＭＡＨ）等のメチル基を含むアルキルアルミニウ
ムハイドライドを用い、反応ガスとしてＨ２ ガスを用
い、これらの混合ガスの下で基体表面を加熱すれば良質
のＡｌ膜を堆積することが出来る。
ドライドのガスと水素ガスとを用いて、電子供与性の基
体上に表面反応により堆積膜を形成するものである。特
に、原料ガスとしてモノメチルアルミニウムハイドライ
ド（ＭＭＡＨ）またはジメチルアルミニウムハイドライ
ド（ＤＭＡＨ）等のメチル基を含むアルキルアルミニウ
ムハイドライドを用い、反応ガスとしてＨ２ ガスを用
い、これらの混合ガスの下で基体表面を加熱すれば良質
のＡｌ膜を堆積することが出来る。
【００３４】この方法により電子供与性の表面部分と非
電子供与性の表面部分とが共存する基体にＣＶＤ法を適
用すれば電子供与性の基体表面部分にのみ良好な選択性
のもとにＡｌの単結晶が形成される。
電子供与性の表面部分とが共存する基体にＣＶＤ法を適
用すれば電子供与性の基体表面部分にのみ良好な選択性
のもとにＡｌの単結晶が形成される。
【００３５】電子供与性の材料とは、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、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。例えば一般に金属や半導体がこれに相当
する。また、金属もしくは半導体表面に薄い酸化膜が存
在しているものも基体と付着原料分子間で電子授受によ
り化学反応が生じ得るため、本発明の電子供与性材料に
含まれる。
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、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。例えば一般に金属や半導体がこれに相当
する。また、金属もしくは半導体表面に薄い酸化膜が存
在しているものも基体と付着原料分子間で電子授受によ
り化学反応が生じ得るため、本発明の電子供与性材料に
含まれる。
【００３６】電子供与性材料の具体例としては、例えば
、ＩＩＩ族元素としてのＧａ，Ｉｎ，Ａｌ等とＶ族元素
としてのＰ，Ａｓ，Ｎ等とを組み合わせて成る二元系も
しくは三元系もしくはそれ以上の多元系のＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体、または、単結晶シリコン、非晶質シリコ
ンなどのＰ型，Ｉ型，Ｎ型等の半導体材料，あるいは以
下に示す金属，合金，シリサイド等であり、例えば、タ
ングステン，モリブデン，タンタル，銅，チタン，アル
ミニウム，チタンアルミニウム，チタンナイトライド，
アルミニウムシリコン銅，アルミニウムパラジウム，タ
ングステンシリサイド，チタンシリサイド，アルミニウ
ムシリサイド，モリブデンシリサイド，タンタルシリサ
イド等が挙げられる。
、ＩＩＩ族元素としてのＧａ，Ｉｎ，Ａｌ等とＶ族元素
としてのＰ，Ａｓ，Ｎ等とを組み合わせて成る二元系も
しくは三元系もしくはそれ以上の多元系のＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体、または、単結晶シリコン、非晶質シリコ
ンなどのＰ型，Ｉ型，Ｎ型等の半導体材料，あるいは以
下に示す金属，合金，シリサイド等であり、例えば、タ
ングステン，モリブデン，タンタル，銅，チタン，アル
ミニウム，チタンアルミニウム，チタンナイトライド，
アルミニウムシリコン銅，アルミニウムパラジウム，タ
ングステンシリサイド，チタンシリサイド，アルミニウ
ムシリサイド，モリブデンシリサイド，タンタルシリサ
イド等が挙げられる。
【００３７】これに対して、Ａｌあるいは、Ａｌ−Ｓｉ
が選択的に堆積しない表面を形成する材料、即ち非電子
供与性材料としては、熱酸化、ＣＶＤ等により形成され
た酸化シリコン、ＢＳＧ，ＰＳＧ，ＢＰＳＧ等のガラス
または酸化膜、熱窒化膜や、プラズマＣＶＤ法、減圧Ｃ
ＶＤ法、ＥＣＲ−ＣＶＤ法などにより形成されたシリコ
ン窒化膜等が挙げられる。
が選択的に堆積しない表面を形成する材料、即ち非電子
供与性材料としては、熱酸化、ＣＶＤ等により形成され
た酸化シリコン、ＢＳＧ，ＰＳＧ，ＢＰＳＧ等のガラス
または酸化膜、熱窒化膜や、プラズマＣＶＤ法、減圧Ｃ
ＶＤ法、ＥＣＲ−ＣＶＤ法などにより形成されたシリコ
ン窒化膜等が挙げられる。
【００３８】このＡｌ−ＣＶＤ法によれば以下のような
修飾原子を含み、Ａｌを主成分とする金属膜をも選択的
に堆積でき、その膜質も優れた特性を示すのである。
修飾原子を含み、Ａｌを主成分とする金属膜をも選択的
に堆積でき、その膜質も優れた特性を示すのである。
【００３９】たとえば、アルキルアルミニウムハイドラ
イドのガスと水素とに加えてＳｉＨ４ 、Ｓｉ２ Ｈ６
、Ｓｉ３ Ｈ８ 、Ｓｉ（ＣＨ３ ）４ 、 ＳｉＣ
ｌ４ 、ＳｉＨ２Ｃｌ２ 、ＳｉＨＣｌ３ 等のＳｉ原
子を含むガスや、ＴｉＣｌ４ 、ＴｉＢｒ４ 、Ｔｉ（
ＣＨ３）４等のＴｉ原子を含むガスや、ビスアセチルア
セトナト銅Ｃｕ（Ｃ５Ｈ７Ｏ２）２ 、ビスジピバロイ
ルメタナイト銅Ｃｕ（Ｃ１１Ｈ１９Ｏ２）２ 、ビスヘ
キサフルオロアセチルアセトナト銅Ｃｕ（Ｃ５ＨＦ６Ｏ
２）２等のＣｕ原子を含むガスを適宜組み合わせて導入
して混合ガス雰囲気として、例えばＡｌ−Ｓｉ、Ａｌ−
Ｔｉ、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｔｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃ
ｕ等の導電材料を選択的に堆積させて電極を形成しても
よい。
イドのガスと水素とに加えてＳｉＨ４ 、Ｓｉ２ Ｈ６
、Ｓｉ３ Ｈ８ 、Ｓｉ（ＣＨ３ ）４ 、 ＳｉＣ
ｌ４ 、ＳｉＨ２Ｃｌ２ 、ＳｉＨＣｌ３ 等のＳｉ原
子を含むガスや、ＴｉＣｌ４ 、ＴｉＢｒ４ 、Ｔｉ（
ＣＨ３）４等のＴｉ原子を含むガスや、ビスアセチルア
セトナト銅Ｃｕ（Ｃ５Ｈ７Ｏ２）２ 、ビスジピバロイ
ルメタナイト銅Ｃｕ（Ｃ１１Ｈ１９Ｏ２）２ 、ビスヘ
キサフルオロアセチルアセトナト銅Ｃｕ（Ｃ５ＨＦ６Ｏ
２）２等のＣｕ原子を含むガスを適宜組み合わせて導入
して混合ガス雰囲気として、例えばＡｌ−Ｓｉ、Ａｌ−
Ｔｉ、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｔｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃ
ｕ等の導電材料を選択的に堆積させて電極を形成しても
よい。
【００４０】また、上記Ａｌ−ＣＶＤ法は、選択性に優
れた成膜方法であり、かつ堆積した膜の表面性が良好で
あるために、次の堆積工程に非選択性の成膜方法を適用
して、上述の選択堆積したＡｌ膜および絶縁膜としての
ＳｉＯ２等の上にもＡｌまたはＡｌを主成分とする金属
膜を形成することにより、半導体装置の配線として汎用
性の高い好適な金属膜を得ることができる。この方法に
ついては本発明の好適な実施態様例として後述する。
れた成膜方法であり、かつ堆積した膜の表面性が良好で
あるために、次の堆積工程に非選択性の成膜方法を適用
して、上述の選択堆積したＡｌ膜および絶縁膜としての
ＳｉＯ２等の上にもＡｌまたはＡｌを主成分とする金属
膜を形成することにより、半導体装置の配線として汎用
性の高い好適な金属膜を得ることができる。この方法に
ついては本発明の好適な実施態様例として後述する。
【００４１】このような金属膜とは、具体的には以下の
とおりである。選択堆積したＡｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−
Ｔｉ、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｔｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃ
ｕと非選択的に堆積したＡｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｔｉ
、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｔｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕと
の組み合わせ等である。非選択堆積のための成膜方法と
しては上述したＡｌ−ＣＶＤ法以外のＣＶＤ 法やスパ
ッタリング法等がある。
とおりである。選択堆積したＡｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−
Ｔｉ、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｔｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃ
ｕと非選択的に堆積したＡｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｔｉ
、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｔｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕと
の組み合わせ等である。非選択堆積のための成膜方法と
しては上述したＡｌ−ＣＶＤ法以外のＣＶＤ 法やスパ
ッタリング法等がある。
【００４２】また、非選択堆積させる金属膜としては、
Ｃｕ，Ｗ，Ｍｏ等を主成分とする金属であってもよい。
Ｃｕ，Ｗ，Ｍｏ等を主成分とする金属であってもよい。
【００４３】以下本発明について具体的な実施態様例を
挙げて説明するが、本発明は以下に述べる実施態様例に
限定されることはなく種々の変形例を含むものであり、
本発明の目的が達成できる構成であればよい。
挙げて説明するが、本発明は以下に述べる実施態様例に
限定されることはなく種々の変形例を含むものであり、
本発明の目的が達成できる構成であればよい。
【００４４】本発明の一つの実施態様例は、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の少なくと
も２種類のガスを用いて、基体上にＡｌ膜を形成する際
に、この基体表面をランプ等により直接加熱して金属の
堆積膜を形成するものである。
ルミニウムハイドライドのガスと水素ガスとの少なくと
も２種類のガスを用いて、基体上にＡｌ膜を形成する際
に、この基体表面をランプ等により直接加熱して金属の
堆積膜を形成するものである。
【００４５】本発明により形成可能なＡｌを主成分とす
る金属膜とは具体的には選択堆積した純Ａｌと非選択的
に堆積した純Ａｌとの組み合わせ、純ＡｌとＡｌ−Ｓｉ
との組み合わせ、純ＡｌとＡｌ−Ｃｕとの組み合わせ、
ＡｌとＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕとの組み合わせ、ＡｌとＡｌ−
Ｔｉとの組み合わせ、ＡｌとＡｌ−Ｓｉ−Ｔｉとの組み
合わせ等である。
る金属膜とは具体的には選択堆積した純Ａｌと非選択的
に堆積した純Ａｌとの組み合わせ、純ＡｌとＡｌ−Ｓｉ
との組み合わせ、純ＡｌとＡｌ−Ｃｕとの組み合わせ、
ＡｌとＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕとの組み合わせ、ＡｌとＡｌ−
Ｔｉとの組み合わせ、ＡｌとＡｌ−Ｓｉ−Ｔｉとの組み
合わせ等である。
【００４６】特に、原料ガスとしてモノメチルアルミニ
ウムハイドライド（ＭＭＡＨ） および／または，ジメ
チルアルミニウムハイドライド（ＤＭＡＨ）を用い、反
応ガスとしてＨ２ガスを用い、これらの混合ガスの下で
基体表面を直接加熱（ランプ加熱）することにより、高
堆積速度で良質のＡｌ膜を形成することができる。
ウムハイドライド（ＭＭＡＨ） および／または，ジメ
チルアルミニウムハイドライド（ＤＭＡＨ）を用い、反
応ガスとしてＨ２ガスを用い、これらの混合ガスの下で
基体表面を直接加熱（ランプ加熱）することにより、高
堆積速度で良質のＡｌ膜を形成することができる。
【００４７】すなわち、Ａｌ膜形成時の基体表面温度と
して好ましい２６０ ℃〜４４０ ℃を得るために基体
を抵抗加熱するのではなく、基体表面をランプにより直
接加熱することにより３０００〜５０００Å／分という
高堆積速度で良質な膜が得られるのである。
して好ましい２６０ ℃〜４４０ ℃を得るために基体
を抵抗加熱するのではなく、基体表面をランプにより直
接加熱することにより３０００〜５０００Å／分という
高堆積速度で良質な膜が得られるのである。
【００４８】以上は原料ガスとして有機アルミニウムの
ガスのみを用いてＡｌを主成分とする金属膜として純Ａ
ｌを堆積させる例について説明した。本発明においては
、基体にアルミニウムシリコン（Ａｌ−Ｓｉ）等の修飾
原子を含むアルミニウムを選択的に堆積する際に基体を
直接加熱することにより、膜特性が優れた金属膜を高堆
積速度で形成することもできる。
ガスのみを用いてＡｌを主成分とする金属膜として純Ａ
ｌを堆積させる例について説明した。本発明においては
、基体にアルミニウムシリコン（Ａｌ−Ｓｉ）等の修飾
原子を含むアルミニウムを選択的に堆積する際に基体を
直接加熱することにより、膜特性が優れた金属膜を高堆
積速度で形成することもできる。
【００４９】本発明のこの実施態様は、アルキルアルミ
ニウムハイドライドのガスとシリコン原子を含むガスと
水素ガスとを用いて、基体上にＡｌ膜を形成する際に、
この基体表面をランプ等により直接加熱して金属の堆積
膜を形成するものである。
ニウムハイドライドのガスとシリコン原子を含むガスと
水素ガスとを用いて、基体上にＡｌ膜を形成する際に、
この基体表面をランプ等により直接加熱して金属の堆積
膜を形成するものである。
【００５０】本発明により形成可能な金属膜とは具体的
には選択堆積したＡｌ−Ｓｉ等の修飾原子を含みアルミ
ニウムを主成分とする金属と非選択的に堆積したＡｌ−
Ｓｉとの組み合わせ、Ａｌ−ＳｉとＡｌ−Ｃｕとの組み
合わせ、Ａｌ−ＳｉとＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕとの組み合わせ
、Ａｌ−ＳｉとＡｌ−Ｔｉとの組み合わせ、Ａｌ−Ｓｉ
とＡｌ−Ｓｉ−Ｔｉとの組み合わせ等である。
には選択堆積したＡｌ−Ｓｉ等の修飾原子を含みアルミ
ニウムを主成分とする金属と非選択的に堆積したＡｌ−
Ｓｉとの組み合わせ、Ａｌ−ＳｉとＡｌ−Ｃｕとの組み
合わせ、Ａｌ−ＳｉとＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕとの組み合わせ
、Ａｌ−ＳｉとＡｌ−Ｔｉとの組み合わせ、Ａｌ−Ｓｉ
とＡｌ−Ｓｉ−Ｔｉとの組み合わせ等である。
【００５１】特に、原料ガスとしては上述してきたモノ
メチルアルミニウムハイドライド（ＭＭＡＨ）および／
またはジメチルアルミニウムハイドライド（ＤＭＡＨ）
と、シリコン等の修飾原子を含むガスとを用い、反応ガ
スとしてＨ２ガスを用い、これらの混合ガスの下で基体
表面をランプ加熱することにより、高堆積速度で良質の
Ａｌを主成分とする金属膜を形成することができる。
メチルアルミニウムハイドライド（ＭＭＡＨ）および／
またはジメチルアルミニウムハイドライド（ＤＭＡＨ）
と、シリコン等の修飾原子を含むガスとを用い、反応ガ
スとしてＨ２ガスを用い、これらの混合ガスの下で基体
表面をランプ加熱することにより、高堆積速度で良質の
Ａｌを主成分とする金属膜を形成することができる。
【００５２】すなわち、Ａｌ−Ｓｉ膜形成時においても
、基体表面温度として好ましい２６０℃〜４４０ ℃を
得るために基体を抵抗加熱するのではなく、基体表面を
ランプ加熱することにより３０００〜５０００Å／分と
いう高堆積速度で良質な膜が得られるのである。
、基体表面温度として好ましい２６０℃〜４４０ ℃を
得るために基体を抵抗加熱するのではなく、基体表面を
ランプ加熱することにより３０００〜５０００Å／分と
いう高堆積速度で良質な膜が得られるのである。
【００５３】金属膜形成装置の説明（１）まず、本発明
を適用するに好ましい金属膜形成装置として、ランプに
よる直接加熱方式を採用した例について説明する。
を適用するに好ましい金属膜形成装置として、ランプに
よる直接加熱方式を採用した例について説明する。
【００５４】図１は本発明を適用するに好適な金属膜形
成装置を示す。
成装置を示す。
【００５５】加熱手段１００ はハロゲンランプ１０２
と反射鏡１０３ との組み合わせを基体１０９ 表面
側と裏面側とに複数有する構成となっており、ランプに
供給する電流を不図示の電源に接続されたコントローラ
ー１２０により制御することで基体表面の温度を任意に
設定することができる。
と反射鏡１０３ との組み合わせを基体１０９ 表面
側と裏面側とに複数有する構成となっており、ランプに
供給する電流を不図示の電源に接続されたコントローラ
ー１２０により制御することで基体表面の温度を任意に
設定することができる。
【００５６】金属膜を形成すべき基体１０９ は溶融石
英等からなる透明かつ絶縁性の反応室１０１ 内の基体
ホルダー１１０ 上に載置される。ガスの供給系は、混
合器１０４ と、バブラー１０５ と、を含み、更にＤ
ＭＡＨを収容するバブラー１０５ を介して混合器１０
４ に通じる第１のガスラインであるバブリング用の水
素供給管１１１ と、混合器１０４ に連通する第２の
ガスラインである水素供給管１１１Ａとを有するガス供
給ラインと、ＤＭＡＨのガスと水素ガスとをガス導入孔
１０６ を通して反応室１０１ 内に導入するためのガ
ス導入ライン１１２とを含む構成となっている。加えて
１１５ は他のガスを導入する時に用いるガス導入ライ
ンである。排気系１０７ は排気ポンプを有し、排気孔
１０８ に連通する排気ライン１１３ を含む構成とな
っている。１２１ はシール用のリングである。
英等からなる透明かつ絶縁性の反応室１０１ 内の基体
ホルダー１１０ 上に載置される。ガスの供給系は、混
合器１０４ と、バブラー１０５ と、を含み、更にＤ
ＭＡＨを収容するバブラー１０５ を介して混合器１０
４ に通じる第１のガスラインであるバブリング用の水
素供給管１１１ と、混合器１０４ に連通する第２の
ガスラインである水素供給管１１１Ａとを有するガス供
給ラインと、ＤＭＡＨのガスと水素ガスとをガス導入孔
１０６ を通して反応室１０１ 内に導入するためのガ
ス導入ライン１１２とを含む構成となっている。加えて
１１５ は他のガスを導入する時に用いるガス導入ライ
ンである。排気系１０７ は排気ポンプを有し、排気孔
１０８ に連通する排気ライン１１３ を含む構成とな
っている。１２１ はシール用のリングである。
【００５７】この成膜装置を用いることにより、５秒以
下の加熱で基体表面温度を所望の温度に安定させること
ができる。また、この装置は、５インチウェハを１時間
あたり１５〜３０枚処理可能な程に高スループットも得
られる構成である。
下の加熱で基体表面温度を所望の温度に安定させること
ができる。また、この装置は、５インチウェハを１時間
あたり１５〜３０枚処理可能な程に高スループットも得
られる構成である。
【００５８】そして、直接加熱を行う為の直接加熱手段
としてはハロゲンランプ、キセノンランプ等の光源が挙
げられる。
としてはハロゲンランプ、キセノンランプ等の光源が挙
げられる。
【００５９】すなわち、抵抗加熱のように、基体を戴置
するステージを介して伝達された熱が基体を裏面から表
面に伝達されて基体表面が加熱される手段ではなく、加
熱手段からのエネルギーが直接基体表面にて熱に変換さ
れて加熱するような手段である。これは紫外線を利用す
る光励起作用を生ずる光ＣＶＤ法とは異なることに注意
されたい。
するステージを介して伝達された熱が基体を裏面から表
面に伝達されて基体表面が加熱される手段ではなく、加
熱手段からのエネルギーが直接基体表面にて熱に変換さ
れて加熱するような手段である。これは紫外線を利用す
る光励起作用を生ずる光ＣＶＤ法とは異なることに注意
されたい。
【００６０】金属膜形成方法の説明（１）次に図２を参
照しながら本発明が好ましく適用できる金属膜形成方法
について具体的に説明する。
照しながら本発明が好ましく適用できる金属膜形成方法
について具体的に説明する。
【００６１】電子供与性の表面を有し、半導体や導電体
材料からなる基体１上に各種口径の開孔（ＶＨ１，ＶＨ
２）を有する絶縁膜２の形成された被堆積基体を用意す
る。ここで絶縁膜２の表面は非電子供与性の面となって
いる。（図２（Ａ））次にアルキルアルミニウムハイド
ライドと水素とを利用したＣＶＤ法によりＡｌを主成分
とする金属膜を形成する。その為には、基体を反応室１
０１内に配置し、該反応室を減圧した後アルキルアルミ
ニウムハイドライドと水素との混合ガスを反応室内に導
入する。
材料からなる基体１上に各種口径の開孔（ＶＨ１，ＶＨ
２）を有する絶縁膜２の形成された被堆積基体を用意す
る。ここで絶縁膜２の表面は非電子供与性の面となって
いる。（図２（Ａ））次にアルキルアルミニウムハイド
ライドと水素とを利用したＣＶＤ法によりＡｌを主成分
とする金属膜を形成する。その為には、基体を反応室１
０１内に配置し、該反応室を減圧した後アルキルアルミ
ニウムハイドライドと水素との混合ガスを反応室内に導
入する。
【００６２】ランプを点灯し基体表面の温度を２６０℃
〜４４０℃、より好ましくは２７０℃〜４４０℃に保持
するとＡｌが開孔内に選択的に堆積する。実験により予
め求めた堆積速度を基にして、絶縁膜表面とほぼ同じ高
さまでＡｌを堆積させる。（図２（Ｂ））次に半導体装
置用の配線を形成する為に全面にＡｌを堆積させる。そ
の為に、図１の反応室より基体をとり出し、別の堆積膜
形成装置の反応室に入れて、周知のスパッタリング法あ
るいはＣＶＤ法によりＡｌを堆積させる。（図２（Ｃ）
） Ａｌ堆積のメカニズムは現在のところ以下のように考え
られる。
〜４４０℃、より好ましくは２７０℃〜４４０℃に保持
するとＡｌが開孔内に選択的に堆積する。実験により予
め求めた堆積速度を基にして、絶縁膜表面とほぼ同じ高
さまでＡｌを堆積させる。（図２（Ｂ））次に半導体装
置用の配線を形成する為に全面にＡｌを堆積させる。そ
の為に、図１の反応室より基体をとり出し、別の堆積膜
形成装置の反応室に入れて、周知のスパッタリング法あ
るいはＣＶＤ法によりＡｌを堆積させる。（図２（Ｃ）
） Ａｌ堆積のメカニズムは現在のところ以下のように考え
られる。
【００６３】電子供与性の基体即ち電子を有する基体上
に水素原子が付着している状態（図３（Ａ））のところ
にＤＭＡＨがメチル基を基体側に向けて到達してくると
、基体の電子がＡｌとメチル基１個のボンドをカットす
る。（図３（Ｂ），（Ｃ））この時の反応式は以下の通
りである。
に水素原子が付着している状態（図３（Ａ））のところ
にＤＭＡＨがメチル基を基体側に向けて到達してくると
、基体の電子がＡｌとメチル基１個のボンドをカットす
る。（図３（Ｂ），（Ｃ））この時の反応式は以下の通
りである。
【００６４】
【化１】
【００６５】さらに自由電子を有する堆積したＡｌ上に
残っている水素原子に対して、同様に反応が進行する。 （図３（Ｄ）） ここで水素原子が不足したときには反応ガスである水素
分子が基体上で分解し水素原子として供給される。また
、非電子供与性の表面には電子がないので上述した反応
が進行せずＡｌが堆積しない。
残っている水素原子に対して、同様に反応が進行する。 （図３（Ｄ）） ここで水素原子が不足したときには反応ガスである水素
分子が基体上で分解し水素原子として供給される。また
、非電子供与性の表面には電子がないので上述した反応
が進行せずＡｌが堆積しない。
【００６６】即ち、高堆積速度を得る為には水素分子を
水素原子に分解し、電子供与性の表面上に吸着させる解
離吸着反応を促進することが重要である。この役目をに
なうのが直接加熱であり選択堆積を推進することになる
。
水素原子に分解し、電子供与性の表面上に吸着させる解
離吸着反応を促進することが重要である。この役目をに
なうのが直接加熱であり選択堆積を推進することになる
。
【００６７】アルキルアルミニウムハイドライドとして
、ＤＭＡＨとＨ２とを用いて、ランプ等による直接加熱
によるＡｌ膜と、図４に示す装置を用いて抵抗加熱によ
り基体を２６０ ℃に加熱したＡｌ膜とを比較してみた
。
、ＤＭＡＨとＨ２とを用いて、ランプ等による直接加熱
によるＡｌ膜と、図４に示す装置を用いて抵抗加熱によ
り基体を２６０ ℃に加熱したＡｌ膜とを比較してみた
。
【００６８】図４において、１１は反応室，１２はヒー
ター，１３はホルダー，１４は混合器，１５はバブラー
，１６はガス導入孔，１７は排気系，１８は排気孔，１
９は基体，２０はガス導入ライン，２１はＤＭＡＨガス
を供給するためのガス供給ライン，２１ＡはＨ２ガスを
供給するためのガス供給ライン，２２は排気ラインであ
る。
ター，１３はホルダー，１４は混合器，１５はバブラー
，１６はガス導入孔，１７は排気系，１８は排気孔，１
９は基体，２０はガス導入ライン，２１はＤＭＡＨガス
を供給するためのガス供給ライン，２１ＡはＨ２ガスを
供給するためのガス供給ライン，２２は排気ラインであ
る。
【００６９】抵抗加熱法で得られたＡｌ膜は炭素の含有
がみられず、抵抗率は良好なものではあったが、膜の堆
積速度の最大は８００ Å／分であり、決して高いもの
ではなかった。そこで基体温度を上げることにより堆積
速度の向上を試みたが、表面モルフォロジーの悪化や抵
抗率の低下、選択性がなくなるといったサンプルが発生
した。すなわち、本発明者らによれば単に基体温度を上
げるだけでは再現性に問題がでてくることが判明したの
である。
がみられず、抵抗率は良好なものではあったが、膜の堆
積速度の最大は８００ Å／分であり、決して高いもの
ではなかった。そこで基体温度を上げることにより堆積
速度の向上を試みたが、表面モルフォロジーの悪化や抵
抗率の低下、選択性がなくなるといったサンプルが発生
した。すなわち、本発明者らによれば単に基体温度を上
げるだけでは再現性に問題がでてくることが判明したの
である。
【００７０】また、本発明者らはＤＭＡＨのガス流量を
大きくし堆積速度を高める工夫もしてみたが、やはり表
面モルフォロジーが悪化したサンプルが見られ、この方
法でも再現性に疑問が残ることが判明した。
大きくし堆積速度を高める工夫もしてみたが、やはり表
面モルフォロジーが悪化したサンプルが見られ、この方
法でも再現性に疑問が残ることが判明した。
【００７１】これに対して上述した方法により開孔内に
堆積された純Ａｌは単結晶構造となっており、（１）
ヒルロックの発生確率の低減 （２） アロイスパイク発生確率の低減に優れた特性を
もっている。そして上述した方法は選択性および微細加
工に優れた堆積方法であるので、次の堆積工程として非
選択性の堆積方法を適用し、前述した純Ａｌの場合と同
様にランプ等による直接加熱との比較のために、本発明
者らは又アルキルアルミニウムハイドライドとしてのＤ
ＭＡＨと、シリコン原子を含むガスと、Ｈ２と、を用い
て、抵抗加熱により基体を２６０ ℃に加熱しＡｌ−Ｓ
ｉ膜を形成してみた。
堆積された純Ａｌは単結晶構造となっており、（１）
ヒルロックの発生確率の低減 （２） アロイスパイク発生確率の低減に優れた特性を
もっている。そして上述した方法は選択性および微細加
工に優れた堆積方法であるので、次の堆積工程として非
選択性の堆積方法を適用し、前述した純Ａｌの場合と同
様にランプ等による直接加熱との比較のために、本発明
者らは又アルキルアルミニウムハイドライドとしてのＤ
ＭＡＨと、シリコン原子を含むガスと、Ｈ２と、を用い
て、抵抗加熱により基体を２６０ ℃に加熱しＡｌ−Ｓ
ｉ膜を形成してみた。
【００７２】この方法で得られたＡｌ−Ｓｉ膜は炭素の
含有がみられず、抵抗率は良好なものであったが、膜の
堆積速度の最大は８００ Å／分であり、決して高いも
のではなかった。そこで基体温度を上げることにより堆
積速度の向上を試みたが、表面モルフォロジーの悪化や
抵抗率の低下、選択性がなくなるといったサンプルが発
生した。
含有がみられず、抵抗率は良好なものであったが、膜の
堆積速度の最大は８００ Å／分であり、決して高いも
のではなかった。そこで基体温度を上げることにより堆
積速度の向上を試みたが、表面モルフォロジーの悪化や
抵抗率の低下、選択性がなくなるといったサンプルが発
生した。
【００７３】これに対して直接加熱方式により開孔内に
堆積されたＡｌ−Ｓｉ膜は良好な結晶構造を示し、ヒロ
ックの発生確率が低く、アロイスパイクの発生確立も低
くなっている。そして上述した方法は選択性に優れた堆
積方法であるので、次の堆積工程として非選択性の堆積
方法を適用し、上述の選択堆積したＡｌ−Ｓｉ膜および
絶縁膜であるＳｉＯ２等の上にもＡｌ−Ｓｉを主成分と
する金属膜を形成することにより、半導体装置の配線と
して好適な金属膜を得ることができる。
堆積されたＡｌ−Ｓｉ膜は良好な結晶構造を示し、ヒロ
ックの発生確率が低く、アロイスパイクの発生確立も低
くなっている。そして上述した方法は選択性に優れた堆
積方法であるので、次の堆積工程として非選択性の堆積
方法を適用し、上述の選択堆積したＡｌ−Ｓｉ膜および
絶縁膜であるＳｉＯ２等の上にもＡｌ−Ｓｉを主成分と
する金属膜を形成することにより、半導体装置の配線と
して好適な金属膜を得ることができる。
【００７４】シリコン原子含有ガスは、第３のガスライ
ンである供給管１１５を介して混合器１０４に導入され
る。
ンである供給管１１５を介して混合器１０４に導入され
る。
【００７５】この成膜装置を用いることにより、純Ａｌ
の場合同様に５秒以下の加熱で基体表面温度を所望の温
度に安定させることができる。また、この装置では５イ
ンチウェハを１時間あたり１５〜３０枚処理可能な程に
高いスループットも得られる。
の場合同様に５秒以下の加熱で基体表面温度を所望の温
度に安定させることができる。また、この装置では５イ
ンチウェハを１時間あたり１５〜３０枚処理可能な程に
高いスループットも得られる。
【００７６】本発明のさらに別の実施態様例は、マルチ
チャンバを有する金属膜形成装置を用いてまず、第１の
成膜室においてアルキルアルミニウムハイドライドと水
素とを利用するＣＶＤ法により基体上に選択的にＡｌを
主成分とする金属膜を堆積させ、その後、外気にさらす
ことなく第２の成膜室に基体を移し基体全面に金属膜を
形成するものである。
チャンバを有する金属膜形成装置を用いてまず、第１の
成膜室においてアルキルアルミニウムハイドライドと水
素とを利用するＣＶＤ法により基体上に選択的にＡｌを
主成分とする金属膜を堆積させ、その後、外気にさらす
ことなく第２の成膜室に基体を移し基体全面に金属膜を
形成するものである。
【００７７】マルチチャンバを有する金属膜形成装置を
利用し、本発明により形成可能な金属膜とは具体的には
、選択堆積した純Ａｌと非選択的に堆積した純Ａｌとの
組み合わせ、純ＡｌとＡｌ−Ｓｉとの組み合わせ、純Ａ
ｌとＡｌ−Ｃｕとの組み合わせ、純ＡｌとＡｌ−Ｓｉ−
Ｃｕとの組み合わせ、純ＡｌとＡｌ−Ｔｉとの組み合せ
等である。
利用し、本発明により形成可能な金属膜とは具体的には
、選択堆積した純Ａｌと非選択的に堆積した純Ａｌとの
組み合わせ、純ＡｌとＡｌ−Ｓｉとの組み合わせ、純Ａ
ｌとＡｌ−Ｃｕとの組み合わせ、純ＡｌとＡｌ−Ｓｉ−
Ｃｕとの組み合わせ、純ＡｌとＡｌ−Ｔｉとの組み合せ
等である。
【００７８】Ａｌ選択堆積の際の基体の表面温度として
はアルキルアルミニウムハイドライドの分解温度以上４
５０ ℃未満が好ましいが、より好ましくは２６０ ℃
以上４４０ ℃以下がよい。
はアルキルアルミニウムハイドライドの分解温度以上４
５０ ℃未満が好ましいが、より好ましくは２６０ ℃
以上４４０ ℃以下がよい。
【００７９】特に、原料ガスとしてモノメチルアルミニ
ウムハイドライド（ＭＭＡＨ）および／またはジメチル
アルミニウムハイドライド（ＤＭＡＨ）を用い、反応ガ
スとしてＨ２ガスを用い、これらの混合ガスの下で基体
表面をランプ加熱するようにすれば、高堆積速度で良質
のＡｌ膜を形成することができる。
ウムハイドライド（ＭＭＡＨ）および／またはジメチル
アルミニウムハイドライド（ＤＭＡＨ）を用い、反応ガ
スとしてＨ２ガスを用い、これらの混合ガスの下で基体
表面をランプ加熱するようにすれば、高堆積速度で良質
のＡｌ膜を形成することができる。
【００８０】この場合には、Ａｌ膜形成時の基体表面温
度としてより一層好ましい２６０ ℃〜４４０ ℃とす
ることにより抵抗加熱の場合よりも３０００〜５０００
Å／分という高堆積速度で良質な膜が得られるのである
。
度としてより一層好ましい２６０ ℃〜４４０ ℃とす
ることにより抵抗加熱の場合よりも３０００〜５０００
Å／分という高堆積速度で良質な膜が得られるのである
。
【００８１】さらには本発明により形成可能な金属膜と
は具体的には選択堆積したＡｌ−Ｓｉ等の修飾原子を含
みＡｌを主成分とする金属と非選択的に堆積したＡｌと
の組み合わせ、Ａｌ−ＳｉとＡｌ−Ｓｉとの組み合わせ
、Ａｌ−ＳｉとＡｌ−Ｃｕとの組み合わせ、Ａｌ−Ｓｉ
とＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕとの組み合わせ、Ａｌ−ＳｉとＡｌ
−Ｔｉとの組み合せ、Ａｌ−ＳｉとＡｌ−Ｓｉ−Ｔｉと
の組み合せ等である。
は具体的には選択堆積したＡｌ−Ｓｉ等の修飾原子を含
みＡｌを主成分とする金属と非選択的に堆積したＡｌと
の組み合わせ、Ａｌ−ＳｉとＡｌ−Ｓｉとの組み合わせ
、Ａｌ−ＳｉとＡｌ−Ｃｕとの組み合わせ、Ａｌ−Ｓｉ
とＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕとの組み合わせ、Ａｌ−ＳｉとＡｌ
−Ｔｉとの組み合せ、Ａｌ−ＳｉとＡｌ−Ｓｉ−Ｔｉと
の組み合せ等である。
【００８２】Ａｌ−Ｓｉ選択堆積の際の基体の表面温度
としてはアルキルアルミニウムハイドライドの分解温度
以上４５０ ℃未満が好ましいが、より好ましくは２６
０ ℃以上４４０ ℃以下がよい。
としてはアルキルアルミニウムハイドライドの分解温度
以上４５０ ℃未満が好ましいが、より好ましくは２６
０ ℃以上４４０ ℃以下がよい。
【００８３】特に、原料ガスとしてモノメチルアルミニ
ウムハイドライド（ＭＭＡＨ） および／またはジメチ
ルアルミニウムハイドライド（ＤＭＡＨ）と修飾原子含
有ガスとしてのＳｉ２Ｈ６ とを用い、反応ガスとして
Ｈ２ガスを用い、これらの混合ガスの下で基体表面をラ
ンプ加熱するようにすれば、高堆積速度で良質のＡｌ−
Ｓｉ膜を形成することができる。
ウムハイドライド（ＭＭＡＨ） および／またはジメチ
ルアルミニウムハイドライド（ＤＭＡＨ）と修飾原子含
有ガスとしてのＳｉ２Ｈ６ とを用い、反応ガスとして
Ｈ２ガスを用い、これらの混合ガスの下で基体表面をラ
ンプ加熱するようにすれば、高堆積速度で良質のＡｌ−
Ｓｉ膜を形成することができる。
【００８４】この場合にも、Ａｌ−Ｓｉ膜形成時の基体
表面温度としてより一層好ましい２６０ ℃〜４４０
℃とすることにより抵抗加熱の場合よりも３０００〜５
０００Å／分という高堆積速度で良質な膜が得られるの
である。
表面温度としてより一層好ましい２６０ ℃〜４４０
℃とすることにより抵抗加熱の場合よりも３０００〜５
０００Å／分という高堆積速度で良質な膜が得られるの
である。
【００８５】金属膜形成装置の説明（２）本発明を適用
するに好ましい金属膜形成装置の別の例としてマルチチ
ャンバを有する装置について説明する。
するに好ましい金属膜形成装置の別の例としてマルチチ
ャンバを有する装置について説明する。
【００８６】図５ないし図８に本発明を適用するに好適
な金属膜連続形成装置を示す。
な金属膜連続形成装置を示す。
【００８７】この金属膜連続形成装置は、図５に示すよ
うに、ゲートバルブ２１０によって互いに連続外気遮断
下で連通可能に連接されているロードロック室２１１，
ＣＶＤ反応室（第１の成膜室）２１２，Ｒｆエッチング
室２１３，スパッタ室（第２の成膜室）２１４，ロ−ド
ロック室２１５とから構成されており、各室はそれぞれ
排気系２１６ａ〜２１６ｅによって排気もしくは減圧さ
れるように構成されている。前記ロードロック室２１１
は、スループット性を向上させるために堆積処理前の基
体雰囲気を排気後にＨ２雰囲気に置き換える室である。 次のＣＶＤ 反応室２１２は基体上に常圧または減圧下
で選択堆積を行う室であり、抵抗加熱体（２００ 〜４
３０ ℃に加熱）２１７を有する基体ホルダ２１８が内
部に設けられるとともに、ＣＶＤ 用ガス導入ライン２
１９によって室内にＣＶＤ 用ガスが導入されるように
構成されている。次のＲｆエッチング室２１３は選択堆
積後の基体表面のクリーニング（エッチング）をＡｒ雰
囲気下で行う室であり、内部には１００ ℃〜２５０
℃に加熱される基体ホルダ２２０とＲｆエッチング用電
極ライン２２１とが設けられるとともに、Ａｒガス供給
ライン２２２が接続されている。次のスパッタ室２１４
は基体表面にＡｒ雰囲気下でスパッタリングにより金属
膜を非選択的に堆積する室であり、内部に２００ ℃〜
２５０ ℃に加熱される基体ホルダ２２３とスパッタタ
ーゲット材２２４ａ を取りつけるターゲット電極２２
４とが設けられるとともに、Ａｒガス供給ライン２２５
が接続されている。最後のロードロック室２１５は金属
膜堆積完了後の基体を外気中に出す前の調整室であり、
雰囲気をＮ２に置換するように構成されている。
うに、ゲートバルブ２１０によって互いに連続外気遮断
下で連通可能に連接されているロードロック室２１１，
ＣＶＤ反応室（第１の成膜室）２１２，Ｒｆエッチング
室２１３，スパッタ室（第２の成膜室）２１４，ロ−ド
ロック室２１５とから構成されており、各室はそれぞれ
排気系２１６ａ〜２１６ｅによって排気もしくは減圧さ
れるように構成されている。前記ロードロック室２１１
は、スループット性を向上させるために堆積処理前の基
体雰囲気を排気後にＨ２雰囲気に置き換える室である。 次のＣＶＤ 反応室２１２は基体上に常圧または減圧下
で選択堆積を行う室であり、抵抗加熱体（２００ 〜４
３０ ℃に加熱）２１７を有する基体ホルダ２１８が内
部に設けられるとともに、ＣＶＤ 用ガス導入ライン２
１９によって室内にＣＶＤ 用ガスが導入されるように
構成されている。次のＲｆエッチング室２１３は選択堆
積後の基体表面のクリーニング（エッチング）をＡｒ雰
囲気下で行う室であり、内部には１００ ℃〜２５０
℃に加熱される基体ホルダ２２０とＲｆエッチング用電
極ライン２２１とが設けられるとともに、Ａｒガス供給
ライン２２２が接続されている。次のスパッタ室２１４
は基体表面にＡｒ雰囲気下でスパッタリングにより金属
膜を非選択的に堆積する室であり、内部に２００ ℃〜
２５０ ℃に加熱される基体ホルダ２２３とスパッタタ
ーゲット材２２４ａ を取りつけるターゲット電極２２
４とが設けられるとともに、Ａｒガス供給ライン２２５
が接続されている。最後のロードロック室２１５は金属
膜堆積完了後の基体を外気中に出す前の調整室であり、
雰囲気をＮ２に置換するように構成されている。
【００８８】図５では上記構成の金属膜連続形成装置を
、その工程をもとに時系列的に示しているが実際的には
、図６に示すように、搬送室２２６を中継室として前記
ロードロック室２１１，ＣＶＤ 反応室２１２，Ｒｆエ
ッチング室２１３，スパッタ室２１４，ロードロック室
２１５が相互に連結された構造となっている。この構成
ではロードロック室２１１はロードロック室２１５を兼
ねている。大気と遮断された搬送室２２６には、図に示
すように、ＡＡ方向に正逆回転可能かつＢＢ方向に伸縮
可能なアーム（搬送手段）２２７が設けられており、こ
のアーム２２７によって、図７中に矢印で示すように、
基体を工程に従って順次ロードロック室２１１からＣＶ
Ｄ 室２１２，Ｒｆエッチング室２１３，スパッタ室２
１４，ロードロック室２１５へと、外気にさらすことな
く連続的に移動させることができるようになっている。
、その工程をもとに時系列的に示しているが実際的には
、図６に示すように、搬送室２２６を中継室として前記
ロードロック室２１１，ＣＶＤ 反応室２１２，Ｒｆエ
ッチング室２１３，スパッタ室２１４，ロードロック室
２１５が相互に連結された構造となっている。この構成
ではロードロック室２１１はロードロック室２１５を兼
ねている。大気と遮断された搬送室２２６には、図に示
すように、ＡＡ方向に正逆回転可能かつＢＢ方向に伸縮
可能なアーム（搬送手段）２２７が設けられており、こ
のアーム２２７によって、図７中に矢印で示すように、
基体を工程に従って順次ロードロック室２１１からＣＶ
Ｄ 室２１２，Ｒｆエッチング室２１３，スパッタ室２
１４，ロードロック室２１５へと、外気にさらすことな
く連続的に移動させることができるようになっている。
【００８９】図８は金属膜連続形成装置の他の構成例を
示しており、前述の図５と同じものについては同一符号
とする。図８の装置が図５の装置と異なる点は基体表面
を加熱する手段としてハロゲンランプ２３０を用いて直
接加熱する点である。このように直接加熱することで堆
積速度をより一層向上させることができるのである。ま
た、直接加熱を行うために基体ホルダ２１２には基体を
浮かした状態で保持するツメ２３１が配設されている。
示しており、前述の図５と同じものについては同一符号
とする。図８の装置が図５の装置と異なる点は基体表面
を加熱する手段としてハロゲンランプ２３０を用いて直
接加熱する点である。このように直接加熱することで堆
積速度をより一層向上させることができるのである。ま
た、直接加熱を行うために基体ホルダ２１２には基体を
浮かした状態で保持するツメ２３１が配設されている。
【００９０】また、この方法に適用可能な加熱方式のう
ち直接加熱（加熱手段からのエネルギーが直接基体に伝
達されて基体自体を加熱する）の方法としては、例えば
ハロゲンランプ，キセノンランプ等によるランプ加熱が
あげられる。ちなみに、抵抗加熱としては、堆積膜を形
成すべき基体を支持するための堆積膜形成用の空間に配
設された基体支持部材に設けられた発熱体等である。
ち直接加熱（加熱手段からのエネルギーが直接基体に伝
達されて基体自体を加熱する）の方法としては、例えば
ハロゲンランプ，キセノンランプ等によるランプ加熱が
あげられる。ちなみに、抵抗加熱としては、堆積膜を形
成すべき基体を支持するための堆積膜形成用の空間に配
設された基体支持部材に設けられた発熱体等である。
【００９１】修飾原子を含むアルミニウム膜を堆積させ
る場合にも前述したように図５〜図８に示した金属膜形
成装置を用いることができる。
る場合にも前述したように図５〜図８に示した金属膜形
成装置を用いることができる。
【００９２】つまり有機アルミニウムのガス以外のガス
を導入するガスラインを付設すればよいのである。
を導入するガスラインを付設すればよいのである。
【００９３】以上説明してきた金属膜形成装置に好適に
用いられるガス供給系について図９を挙げて説明する。
用いられるガス供給系について図９を挙げて説明する。
【００９４】反応室３０１のガス導入ライン３１２は混
合器３０４に接続されている。混合器３０４にガスを導
入するラインは複数あり、一方は水素ガス導入用のライ
ン３１１であり、これは冷却器３２０に接続されている
。もう一方は原料ガス導入ライン３１２であり、バブラ
ー３０５に接続されている。このバブラーは液体原料を
バブリングする為のキャリアガス導入ライン３１３に接
続され、ライン３１１と同様に冷却器３２０に接続され
ている。
合器３０４に接続されている。混合器３０４にガスを導
入するラインは複数あり、一方は水素ガス導入用のライ
ン３１１であり、これは冷却器３２０に接続されている
。もう一方は原料ガス導入ライン３１２であり、バブラ
ー３０５に接続されている。このバブラーは液体原料を
バブリングする為のキャリアガス導入ライン３１３に接
続され、ライン３１１と同様に冷却器３２０に接続され
ている。
【００９５】さらに、上流側にはライン３２７を介して
水素精製器３２１が設けられている。
水素精製器３２１が設けられている。
【００９６】この水素精製器３２１内はパラジウム膜に
よって精製筒３３０と１次室との２つの室に分離されて
いる。原料水素供給ライン３２６はこの２つの室のうち
パラジウム膜外側の１次室３２９に連通している。また
、この１次室にはガス放出ライン３２８も連通可能に設
けられており、一次室内の原料水素の一部を外部に放出
するように構成されている。３３１は加熱コイルである
。３２３は原料水素の予備加熱室であり、加熱コイル３
３２により原料水素を加熱できる。
よって精製筒３３０と１次室との２つの室に分離されて
いる。原料水素供給ライン３２６はこの２つの室のうち
パラジウム膜外側の１次室３２９に連通している。また
、この１次室にはガス放出ライン３２８も連通可能に設
けられており、一次室内の原料水素の一部を外部に放出
するように構成されている。３３１は加熱コイルである
。３２３は原料水素の予備加熱室であり、加熱コイル３
３２により原料水素を加熱できる。
【００９７】ここまでのガス供給系と、３０７で示す排
気系と、反応室３０１と、が集合体としてＣＶＤ装置を
構成している。
気系と、反応室３０１と、が集合体としてＣＶＤ装置を
構成している。
【００９８】そして水素精製器３２１をＣＶＤ装置本体
内に組み込み、精製筒３３０からＣＶＤ反応室３０１ま
での配管の長さ（精製筒→冷却器→反応室の径路と精製
筒→冷却器→バブラー→反応室の径路のうち、長い方の
配管の長さ）を１．５ｍ以下となるように設計すること
が好ましい。
内に組み込み、精製筒３３０からＣＶＤ反応室３０１ま
での配管の長さ（精製筒→冷却器→反応室の径路と精製
筒→冷却器→バブラー→反応室の径路のうち、長い方の
配管の長さ）を１．５ｍ以下となるように設計すること
が好ましい。
【００９９】もちろん、配管の接合部およびバルブは必
要最小限にとどめる。
要最小限にとどめる。
【０１００】このようにＣＶＤ装置をクリーンルームに
入れ、原料水素を収容したボンベ３２４はクリーンルー
ム外に配置する。そしてガスライン３２５で両者を連通
可能に接続する。これらの配管はステンレス鋼製とし電
解研磨されたものを用いる。
入れ、原料水素を収容したボンベ３２４はクリーンルー
ム外に配置する。そしてガスライン３２５で両者を連通
可能に接続する。これらの配管はステンレス鋼製とし電
解研磨されたものを用いる。
【０１０１】原料ガスの供給は上記装置を用いて次のよ
うに行われる。ボンベ３２４より１０ｍ以上のライン３
２５を介して予備加熱器３２３に供給された水素は、こ
こで４００℃程度に加熱される。加熱された原料水素は
４２０℃程に加熱されたパラジウム膜により精製される
。つまり精製筒３３０内には純度９９．９９９９５％以
上の水素が存在し、１次室には不純物濃度の高い水素が
存在する。ここでは、水素の不純物濃度が高くならない
よう放出ライン３２８を通じて適度な量を外部に放出さ
せる。
うに行われる。ボンベ３２４より１０ｍ以上のライン３
２５を介して予備加熱器３２３に供給された水素は、こ
こで４００℃程度に加熱される。加熱された原料水素は
４２０℃程に加熱されたパラジウム膜により精製される
。つまり精製筒３３０内には純度９９．９９９９５％以
上の水素が存在し、１次室には不純物濃度の高い水素が
存在する。ここでは、水素の不純物濃度が高くならない
よう放出ライン３２８を通じて適度な量を外部に放出さ
せる。
【０１０２】精製された水素は冷却器３２０にて冷却さ
れ一部は混合器３０４へ直接送り、他の一部はバブリン
グ用の水素としてバブラー３０５に供給される。
れ一部は混合器３０４へ直接送り、他の一部はバブリン
グ用の水素としてバブラー３０５に供給される。
【０１０３】金属膜形成方法の説明（２）次に図２およ
び図５を挙げて本発明による金属膜形成方法の別の実施
態様例について具体的に説明する。
び図５を挙げて本発明による金属膜形成方法の別の実施
態様例について具体的に説明する。
【０１０４】前述の説明文（１）の個所で説明したよう
に図２（Ａ）に示すような被堆積基体を用意する。この
基体を図５に２１２で示すＣＶＤ反応室に入れ、ガス導
入ライン２１９よりアルキルアルミニウムハイドライド
のガスと水素を導入する。
に図２（Ａ）に示すような被堆積基体を用意する。この
基体を図５に２１２で示すＣＶＤ反応室に入れ、ガス導
入ライン２１９よりアルキルアルミニウムハイドライド
のガスと水素を導入する。
【０１０５】基体の温度を２６０℃〜４４０℃、より好
ましくは２７０℃〜４４０℃に保持するとＡｌが開孔内
に選択的に堆積する。（図２（Ｂ）） 次に選択堆積したＡｌを有する基体を図５に２１３で示
すエッチング室に外気との遮断状態のまま移動させ、表
面を軽くエッチングする。同様に外気との遮断状態のま
ま反応室２１４に移し、スパッタリング法等により基体
全面に金属膜を堆積させる。（図２（Ｃ））上述した方
法により開孔内に堆積されたＡｌは単結晶構造となって
おり、 （１） ヒルロックの発生確率の低減 （２） アロイスパイク発生確率の低減に優れた特性を
もっている。そして上述した方法は選択性に優れた堆積
方法であるので、次の堆積工程として非選択性の堆積方
法を適用し、上述の選択堆積したＡｌ膜および絶縁膜で
あるＳｉＯ２等の上にもＡｌを主成分とする金属膜を形
成することにより、半導体装置の配線として好適な金属
膜を得ることができる。
ましくは２７０℃〜４４０℃に保持するとＡｌが開孔内
に選択的に堆積する。（図２（Ｂ）） 次に選択堆積したＡｌを有する基体を図５に２１３で示
すエッチング室に外気との遮断状態のまま移動させ、表
面を軽くエッチングする。同様に外気との遮断状態のま
ま反応室２１４に移し、スパッタリング法等により基体
全面に金属膜を堆積させる。（図２（Ｃ））上述した方
法により開孔内に堆積されたＡｌは単結晶構造となって
おり、 （１） ヒルロックの発生確率の低減 （２） アロイスパイク発生確率の低減に優れた特性を
もっている。そして上述した方法は選択性に優れた堆積
方法であるので、次の堆積工程として非選択性の堆積方
法を適用し、上述の選択堆積したＡｌ膜および絶縁膜で
あるＳｉＯ２等の上にもＡｌを主成分とする金属膜を形
成することにより、半導体装置の配線として好適な金属
膜を得ることができる。
【０１０６】同様にＡｌ−Ｓｉについても優れた結晶構
造を示す。
造を示す。
【０１０７】従って、次の堆積工程として非選択性の堆
積方法を適用し、上述の選択堆積したＡｌ−Ｓｉ膜およ
び絶縁膜であるＳｉＯ２等の上にもＡｌもしくはＡｌを
主成分とする金属膜を形成することにより、半導体装置
の配線として好適な金属膜を得ることができる。
積方法を適用し、上述の選択堆積したＡｌ−Ｓｉ膜およ
び絶縁膜であるＳｉＯ２等の上にもＡｌもしくはＡｌを
主成分とする金属膜を形成することにより、半導体装置
の配線として好適な金属膜を得ることができる。
【０１０８】このように本発明によれば開孔中のＡｌと
絶縁膜上のＡｌとの界面特性が向上し十分低い接触抵抗
が得られる配線用金属膜となる。
絶縁膜上のＡｌとの界面特性が向上し十分低い接触抵抗
が得られる配線用金属膜となる。
【０１０９】以下実施例を挙げて説明する。
【０１１０】まず選択的に純Ａｌ膜を形成し、次に非選
択的にＡｌを主成分とする金属膜を形成する実施例１な
いし９について説明し、次にＳｉ等の原子を含むＡｌ膜
を選択的に形成し、次いで非選択的にＡｌを主成分とす
る金属膜を形成する実施例１０ないし１６について説明
する。
択的にＡｌを主成分とする金属膜を形成する実施例１な
いし９について説明し、次にＳｉ等の原子を含むＡｌ膜
を選択的に形成し、次いで非選択的にＡｌを主成分とす
る金属膜を形成する実施例１０ないし１６について説明
する。
【０１１１】さらに、図５ないし図８に示す装置を利用
した金属膜形成方法について実施例１７ないし２２をも
って説明する。ここで実施例１７〜２１は直接加熱方式
を採用した装置（図８）を用いた例であり、実施例２２
は抵抗加熱方式を用いた装置（図５）を利用した例であ
る。
した金属膜形成方法について実施例１７ないし２２をも
って説明する。ここで実施例１７〜２１は直接加熱方式
を採用した装置（図８）を用いた例であり、実施例２２
は抵抗加熱方式を用いた装置（図５）を利用した例であ
る。
【０１１２】（実施例１）
まず基体の用意をする。基体としては、Ｎ型単結晶Ｓｉ
ウェハ上に熱酸化により、厚さ８０００ÅのＳｉＯ２を
形成したサンプルである。これはＳｉＯ２に０．２５μ
ｍ ×０．２５μｍ 角〜１００ μｍ ×１００ μ
ｍ 角の各種口径の開孔をパターニングし、下地のＳｉ
単結晶を露出させたものである。図２（Ａ） はこの基
体の一部分を示す模式図である。ここで、１は伝導性基
体としての単結晶シリコン基体、２は絶縁膜としての熱
酸化シリコン膜である。これをサンプル１−１ とする
。ＶＨ１ およびＶＨ２ は開孔であり、それぞれ直径
が異なる。
ウェハ上に熱酸化により、厚さ８０００ÅのＳｉＯ２を
形成したサンプルである。これはＳｉＯ２に０．２５μ
ｍ ×０．２５μｍ 角〜１００ μｍ ×１００ μ
ｍ 角の各種口径の開孔をパターニングし、下地のＳｉ
単結晶を露出させたものである。図２（Ａ） はこの基
体の一部分を示す模式図である。ここで、１は伝導性基
体としての単結晶シリコン基体、２は絶縁膜としての熱
酸化シリコン膜である。これをサンプル１−１ とする
。ＶＨ１ およびＶＨ２ は開孔であり、それぞれ直径
が異なる。
【０１１３】基体１上へのＡｌ成膜の手順は次の通りで
ある。
ある。
【０１１４】図１に示した装置を用い、排気系１０７
により、反応室１０１ 内を略々１×１０−８Ｔｏｒｒ
に排気する。ただし反応室１０１ 内の真空度は１×１
０−８Ｔｏｒｒより悪くてもＡｌは成膜する。
により、反応室１０１ 内を略々１×１０−８Ｔｏｒｒ
に排気する。ただし反応室１０１ 内の真空度は１×１
０−８Ｔｏｒｒより悪くてもＡｌは成膜する。
【０１１５】本実施例では第１のガスライン１１１ か
らＤＭＡＨを供給する。ＤＭＡＨラインのキャリアガス
としてはＨ２を用いる。
らＤＭＡＨを供給する。ＤＭＡＨラインのキャリアガス
としてはＨ２を用いる。
【０１１６】第２のガスライン１１１ＡからＨ２ を流
し、不図示のスローリークバルブの開度を調整して反応
室１０１ 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。ＤＭＡＨ
ライン１１１ よりＤＭＡＨを反応管内へ導入する。全
圧は略々１．５Ｔｏｒｒ であり、ＤＭＡＨ分圧を略々
５．０ ×１０−３Ｔｏｒｒとする。その後ランプを点
燈しウェハを直接加熱する。このようにしてＡｌを堆積
させる。
し、不図示のスローリークバルブの開度を調整して反応
室１０１ 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。ＤＭＡＨ
ライン１１１ よりＤＭＡＨを反応管内へ導入する。全
圧は略々１．５Ｔｏｒｒ であり、ＤＭＡＨ分圧を略々
５．０ ×１０−３Ｔｏｒｒとする。その後ランプを点
燈しウェハを直接加熱する。このようにしてＡｌを堆積
させる。
【０１１７】所定の堆積時間が経過した後、ＤＭＡＨの
供給を一旦停止する。この過程で堆積されるＡｌ膜の所
定の堆積時間とは、Ｓｉ（単結晶シリコン基板１）上の
Ａｌ膜の厚さが、ＳｉＯ２（熱酸化シリコン膜２）の膜
厚と等しくなるまでの時間である。
供給を一旦停止する。この過程で堆積されるＡｌ膜の所
定の堆積時間とは、Ｓｉ（単結晶シリコン基板１）上の
Ａｌ膜の厚さが、ＳｉＯ２（熱酸化シリコン膜２）の膜
厚と等しくなるまでの時間である。
【０１１８】このときの直接加熱による基体表面の温度
は２７０ ℃とする。以上を第１堆積工程と称する。こ
こまでの工程によれば図２（Ｂ） に示すように開孔内
に選択的にＡｌ膜３が堆積する。
は２７０ ℃とする。以上を第１堆積工程と称する。こ
こまでの工程によれば図２（Ｂ） に示すように開孔内
に選択的にＡｌ膜３が堆積する。
【０１１９】次に真空をやぶらずにウェハをスパッタリ
ング装置内に配してスパッタリングによりＳｉＯ２膜２
の上にもＡｌを堆積させた。この工程は非選択的堆積工
程である。これを第２Ａｌ膜堆積工程と称する。
ング装置内に配してスパッタリングによりＳｉＯ２膜２
の上にもＡｌを堆積させた。この工程は非選択的堆積工
程である。これを第２Ａｌ膜堆積工程と称する。
【０１２０】このときの成膜条件は以下の通りである。
ターゲットとしてＡｌを用いて、圧力１０−１〜１０−
３ＴｏｒｒのＡｒ雰囲気中で５〜１０ｋＷのＤＣパワー
を付与して行う。このときの基体温度は抵抗加熱により
２００ ℃とする。
３ＴｏｒｒのＡｒ雰囲気中で５〜１０ｋＷのＤＣパワー
を付与して行う。このときの基体温度は抵抗加熱により
２００ ℃とする。
【０１２１】以上の第２Ａｌ膜堆積工程によれば図２（
Ｃ） のように堆積速度１００００ Å／分でＳｉＯ２
膜２上にＡｌ膜４を形成することができる。
Ｃ） のように堆積速度１００００ Å／分でＳｉＯ２
膜２上にＡｌ膜４を形成することができる。
【０１２２】上述した方法によりＡｌを成膜した。さら
に、同じように準備した基体を再度用いて、今度は直接
加熱により基体表面温度を２８０ ℃〜４８０ ℃に設
定し第１堆積工程によりＡｌ膜を形成した。ここで第１
堆積工程における他の成膜条件および第２堆積工程にお
ける成膜条件は全て同じものとした。
に、同じように準備した基体を再度用いて、今度は直接
加熱により基体表面温度を２８０ ℃〜４８０ ℃に設
定し第１堆積工程によりＡｌ膜を形成した。ここで第１
堆積工程における他の成膜条件および第２堆積工程にお
ける成膜条件は全て同じものとした。
【０１２３】また、第１堆積工程時の基体表面温度を２
００ ℃〜２６０℃および４９０ ℃〜５５０ ℃と設
定してＡｌ膜を形成した。その結果を表１および表２に
示す。
００ ℃〜２６０℃および４９０ ℃〜５５０ ℃と設
定してＡｌ膜を形成した。その結果を表１および表２に
示す。
【０１２４】
【表１】
【０１２５】
【表２】
【０１２６】表１および表２から判るように、直接加熱
により基体表面温度が２６０ 〜４４０ ℃の範囲では
Ａｌが開孔内に、選択的に堆積速度３０００〜５０００
Å／分で堆積した。
により基体表面温度が２６０ 〜４４０ ℃の範囲では
Ａｌが開孔内に、選択的に堆積速度３０００〜５０００
Å／分で堆積した。
【０１２７】基体表面温度が２６０ 〜４４０ ℃の範
囲での開孔内のＡｌ膜の特性を調べてみると、炭素の含
有はなく、抵抗率２．８ 〜３．４ μΩｃｍ，反射率
９０〜９５％，１μｍ 以上のヒロック密度が０〜１０
ｃｍ−２であり、スパイク発生（０．１５μｍ 接合の
破壊確率）がほとんどない良好な特性であることが判明
した。
囲での開孔内のＡｌ膜の特性を調べてみると、炭素の含
有はなく、抵抗率２．８ 〜３．４ μΩｃｍ，反射率
９０〜９５％，１μｍ 以上のヒロック密度が０〜１０
ｃｍ−２であり、スパイク発生（０．１５μｍ 接合の
破壊確率）がほとんどない良好な特性であることが判明
した。
【０１２８】もちろんその上のスパッタリングによるＡ
ｌ膜とのコンタクトも下のＡｌ膜の表面性がよいために
良好なものとなっていた。
ｌ膜とのコンタクトも下のＡｌ膜の表面性がよいために
良好なものとなっていた。
【０１２９】これに対して基体表面温度が２００ ℃〜
２５０ ℃では、堆積速度が１０００〜１５００Å／分
と低く、スループットも７〜１０枚／Ｈと低下した。
２５０ ℃では、堆積速度が１０００〜１５００Å／分
と低く、スループットも７〜１０枚／Ｈと低下した。
【０１３０】また、基体表面温度が４４０ ℃を越える
と、反射率が６０％以下、１μｍ 以上のヒロック密度
が１０〜１０４ｃｍ−２ スパイク発生が０〜３０％と
なり、開孔内のＡｌ膜の特性は低下した。
と、反射率が６０％以下、１μｍ 以上のヒロック密度
が１０〜１０４ｃｍ−２ スパイク発生が０〜３０％と
なり、開孔内のＡｌ膜の特性は低下した。
【０１３１】次に上述した方法により以下に述べるよう
な構成の基体（サンプル）にＡｌ膜を形成した。
な構成の基体（サンプル）にＡｌ膜を形成した。
【０１３２】第１の基体表面材料としての単結晶シリコ
ンの上に、第２の基体表面材料としてのＣＶＤ 法によ
る酸化シリコン膜を形成し、フォトリソグラフィー工程
によりパターニングを行い、単結晶シリコン表面を部分
的に露出させた。
ンの上に、第２の基体表面材料としてのＣＶＤ 法によ
る酸化シリコン膜を形成し、フォトリソグラフィー工程
によりパターニングを行い、単結晶シリコン表面を部分
的に露出させた。
【０１３３】このときの熱酸化ＳｉＯ２膜の膜厚は７０
００Å、単結晶シリコンの露出部即ち開口の大きさは２
．５ μｍ ×３μｍ 〜１０μｍ ×１０μｍ であ
った。このようにしてサンプル１−２ を準備した。（
以下このようなサンプルを“ＣＶＤ ＳｉＯ２（以下Ｓ
ｉＯ２と略す）／単結晶シリコン”と表記することとす
る）。
００Å、単結晶シリコンの露出部即ち開口の大きさは２
．５ μｍ ×３μｍ 〜１０μｍ ×１０μｍ であ
った。このようにしてサンプル１−２ を準備した。（
以下このようなサンプルを“ＣＶＤ ＳｉＯ２（以下Ｓ
ｉＯ２と略す）／単結晶シリコン”と表記することとす
る）。
【０１３４】サンプル１−３ は常圧ＣＶＤ によって
成膜したボロンドープの酸化膜（以下ＢＳＧ と略す）
／単結晶シリコン、 サンプル１−４ は常圧ＣＶＤ によって成膜したリン
ドープの酸化膜（以下ＰＳＧ と略す）／単結晶シリコ
ン、サンプル１−５ は常圧ＣＶＤ によって成膜した
リンおよびボロンドープの酸化膜（以下ＢＳＰＧと略す
）／単結晶シリコン、 サンプル１−６ はプラズマＣＶＤ によって成膜した
窒化膜（以下Ｐ−ＳｉＮ と略す）／単結晶シリコン、
サンプル１−７ は熱窒化膜（以下Ｔ−ＳｉＮ と略す
）／単結晶シリコン、 サンプル１−８ は減圧ＤＣＶＤによって成膜した窒化
膜（以下ＬＰ−ＳｉＮと略す）／単結晶シリコン、サン
プル１−９ はＥＣＲ 装置によって成膜した窒化膜（
以下ＥＣＲ−ＳｉＮ と略す）／単結晶シリコンである
。さらに以下に示す第１の基体表面材料と第２の基体表
面材料の全組み合わせによりサンプル１−１１〜１−１
７９ を作成した。第１の基体表面材料として単結晶シ
リコン（単結晶Ｓｉ），多結晶シリコン（多結晶Ｓｉ）
，非晶質シリコン（非晶質Ｓｉ），タングステン（Ｗ）
，モリブデン（Ｍｏ），タンタル（Ｔａ），タングステ
ンシリサイド（ＷＳｉ），チタンシリサイド（ＴｉＳｉ
）， アルミニウム（Ａｌ），アルミニウムシリコン（
Ａｌ−Ｓｉ）， チタンアルミニウム（Ａｌ−Ｔｉ），
チタンナイトライド（Ｔｉ−Ｎ），銅（Ｃｕ），アル
ミニウムシリコン銅（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ），アルミニウ
ムパラジウム（Ａｌ−Ｐｄ），チタン（Ｔｉ），モリブ
デンシリサイド（Ｍｏ−Ｓｉ），タンタルシリサイド（
Ｔａ−Ｓｉ） を使用した。第２の基体表面材料として
はＴ−ＳｉＯ２，ＳｉＯ２，ＢＳＧ，ＰＳＧ，ＢＰＳＧ
，Ｐ−ＳｉＮ，Ｔ−ＳｉＮ， ＬＰ−ＳｉＮ，ＥＣＲ−
ＳｉＮである。以上のような全サンプルについても良好
なＡｌ膜を形成することができた。
成膜したボロンドープの酸化膜（以下ＢＳＧ と略す）
／単結晶シリコン、 サンプル１−４ は常圧ＣＶＤ によって成膜したリン
ドープの酸化膜（以下ＰＳＧ と略す）／単結晶シリコ
ン、サンプル１−５ は常圧ＣＶＤ によって成膜した
リンおよびボロンドープの酸化膜（以下ＢＳＰＧと略す
）／単結晶シリコン、 サンプル１−６ はプラズマＣＶＤ によって成膜した
窒化膜（以下Ｐ−ＳｉＮ と略す）／単結晶シリコン、
サンプル１−７ は熱窒化膜（以下Ｔ−ＳｉＮ と略す
）／単結晶シリコン、 サンプル１−８ は減圧ＤＣＶＤによって成膜した窒化
膜（以下ＬＰ−ＳｉＮと略す）／単結晶シリコン、サン
プル１−９ はＥＣＲ 装置によって成膜した窒化膜（
以下ＥＣＲ−ＳｉＮ と略す）／単結晶シリコンである
。さらに以下に示す第１の基体表面材料と第２の基体表
面材料の全組み合わせによりサンプル１−１１〜１−１
７９ を作成した。第１の基体表面材料として単結晶シ
リコン（単結晶Ｓｉ），多結晶シリコン（多結晶Ｓｉ）
，非晶質シリコン（非晶質Ｓｉ），タングステン（Ｗ）
，モリブデン（Ｍｏ），タンタル（Ｔａ），タングステ
ンシリサイド（ＷＳｉ），チタンシリサイド（ＴｉＳｉ
）， アルミニウム（Ａｌ），アルミニウムシリコン（
Ａｌ−Ｓｉ）， チタンアルミニウム（Ａｌ−Ｔｉ），
チタンナイトライド（Ｔｉ−Ｎ），銅（Ｃｕ），アル
ミニウムシリコン銅（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ），アルミニウ
ムパラジウム（Ａｌ−Ｐｄ），チタン（Ｔｉ），モリブ
デンシリサイド（Ｍｏ−Ｓｉ），タンタルシリサイド（
Ｔａ−Ｓｉ） を使用した。第２の基体表面材料として
はＴ−ＳｉＯ２，ＳｉＯ２，ＢＳＧ，ＰＳＧ，ＢＰＳＧ
，Ｐ−ＳｉＮ，Ｔ−ＳｉＮ， ＬＰ−ＳｉＮ，ＥＣＲ−
ＳｉＮである。以上のような全サンプルについても良好
なＡｌ膜を形成することができた。
【０１３５】（実施例２）
実施例２は実施例１と同じ第１のＡｌ堆積工程を行った
後、第２の堆積工程としてトリメチルアルミニウム（Ｔ
ＭＡ） を用いたＣＶＤ 法を用いてＡｌ膜を全面に形
成するものである。基体として実施例１で用いたものと
同じ構成（サンプル１−１）のものを用意した。上述の
第１のＡｌ堆積工程により開孔内にＡｌを堆積させた基
体をＣＶＤ 装置内に配置した。
後、第２の堆積工程としてトリメチルアルミニウム（Ｔ
ＭＡ） を用いたＣＶＤ 法を用いてＡｌ膜を全面に形
成するものである。基体として実施例１で用いたものと
同じ構成（サンプル１−１）のものを用意した。上述の
第１のＡｌ堆積工程により開孔内にＡｌを堆積させた基
体をＣＶＤ 装置内に配置した。
【０１３６】原料ガスとしてトリメチルアルミニウム（
ＴＭＡ） を用い、Ｈ２ガスとの混合雰囲気中でＡｌ膜
を基体全面に堆積させた。
ＴＭＡ） を用い、Ｈ２ガスとの混合雰囲気中でＡｌ膜
を基体全面に堆積させた。
【０１３７】本実施例における第２の堆積工程によれば
、Ａｌ膜は堆積速度５００ Å／分で堆積し、その抵抗
率は３．３ 〜３．５ μΩ・ｃｍ であり、耐マイグ
レーションに優れた膜であった。
、Ａｌ膜は堆積速度５００ Å／分で堆積し、その抵抗
率は３．３ 〜３．５ μΩ・ｃｍ であり、耐マイグ
レーションに優れた膜であった。
【０１３８】（実施例３）
本発明による実施例３は図１に示す装置を使用し、原料
ガスとしてＤＭＡＨを用い、反応ガスとして水素ガスを
用い、ハロゲンランプによる基体表面の直接加熱を行う
ことによってアルミニウム（Ａｌ） 膜を形成するもの
である。
ガスとしてＤＭＡＨを用い、反応ガスとして水素ガスを
用い、ハロゲンランプによる基体表面の直接加熱を行う
ことによってアルミニウム（Ａｌ） 膜を形成するもの
である。
【０１３９】基体として実施例１同様に０．２５μｍ
角〜１００ μｍ 角の各種開口を複数有するＳｉＯ２
膜で被覆された単結晶シリコンウェハを用意した。この
基体に対して以下に述べるＣＶＤ 法による第１のＡｌ
膜堆積工程，スパッタリング法による第２のＡｌ−Ｓｉ
膜堆積工程を行い、Ａｌ膜を形成した。
角〜１００ μｍ 角の各種開口を複数有するＳｉＯ２
膜で被覆された単結晶シリコンウェハを用意した。この
基体に対して以下に述べるＣＶＤ 法による第１のＡｌ
膜堆積工程，スパッタリング法による第２のＡｌ−Ｓｉ
膜堆積工程を行い、Ａｌ膜を形成した。
【０１４０】実施例１と同様の手順で、ＤＭＡＨと水素
とを反応室１０１へ輸送して、Ａｌ堆積を行なった。
とを反応室１０１へ輸送して、Ａｌ堆積を行なった。
【０１４１】第１Ａｌ膜形成工程の条件は、全圧力１．
５Ｔｏｒｒ，ＤＭＡＨ分圧１．５ ×１０−４Ｔｏｒｒ
， 基体表面の温度は２７０ ℃とした。
５Ｔｏｒｒ，ＤＭＡＨ分圧１．５ ×１０−４Ｔｏｒｒ
， 基体表面の温度は２７０ ℃とした。
【０１４２】以上の第１Ａｌ堆積工程によれば各種孔径
の開孔内にＡｌが堆積速度３０００〜５０００Å／分で
堆積し良好な選択性が得られた。次にこの基体をスパッ
タリング装置内に配してＳｉＯ２および選択堆積したＡ
ｌを含む全面にＡｌ−Ｓｉを５０００Åの厚さに堆積さ
せた。このときの堆積速度は１００００ Å／分であっ
た。
の開孔内にＡｌが堆積速度３０００〜５０００Å／分で
堆積し良好な選択性が得られた。次にこの基体をスパッ
タリング装置内に配してＳｉＯ２および選択堆積したＡ
ｌを含む全面にＡｌ−Ｓｉを５０００Åの厚さに堆積さ
せた。このときの堆積速度は１００００ Å／分であっ
た。
【０１４３】さらには同じ方法により、基体として実施
例１と同じサンプル１−１１〜１−１７９ を用いてＡ
ｌ膜を形成した。どのサンプルにおいても第１，第２の
堆積工程を通して良好なＡｌ膜を形成することができた
。
例１と同じサンプル１−１１〜１−１７９ を用いてＡ
ｌ膜を形成した。どのサンプルにおいても第１，第２の
堆積工程を通して良好なＡｌ膜を形成することができた
。
【０１４４】以上は基体表面温度を２７０ ℃に設定し
たものであるが、この条件を２００ ℃〜５５０ ℃ま
で１０℃毎に変えていき、Ａｌ膜を形成した。
たものであるが、この条件を２００ ℃〜５５０ ℃ま
で１０℃毎に変えていき、Ａｌ膜を形成した。
【０１４５】以上各サンプルによる第１のＡｌ堆積工程
によるＡｌ膜の特性は表１に示したのと同様の結果が得
られた。
によるＡｌ膜の特性は表１に示したのと同様の結果が得
られた。
【０１４６】（実施例４）
実施例４は実施例１と同じ第１のＡｌ堆積工程を行った
後、第２の堆積工程としてＴＭＡ を用いたＣＶＤ 法
を用いてＡｌ−Ｓｉ膜を全面に形成するものである。
後、第２の堆積工程としてＴＭＡ を用いたＣＶＤ 法
を用いてＡｌ−Ｓｉ膜を全面に形成するものである。
【０１４７】基体として実施例１で用いたものと同じ構
成（サンプル１−１）のものを用意した。
成（サンプル１−１）のものを用意した。
【０１４８】上記第１のＡｌ堆積工程により開孔内にＡ
ｌを堆積させた基体をＣＶＤ 装置内に配置した。
ｌを堆積させた基体をＣＶＤ 装置内に配置した。
【０１４９】原料ガスとしてＳｉ２Ｈ６ とトリメチル
アルミニウム（ＴＭＡ） を用い水素ガスとの混合雰囲
気中でＡｌ−Ｓｉ膜を基体全面に堆積させた。
アルミニウム（ＴＭＡ） を用い水素ガスとの混合雰囲
気中でＡｌ−Ｓｉ膜を基体全面に堆積させた。
【０１５０】本実施例における第２の堆積工程によれば
、Ａｌ−Ｓｉ膜は堆積速度５００ Å／分で堆積し、そ
の抵抗率は３．３ 〜３．５ μΩｃｍであり、耐マイ
グレーションに優れた膜であった。
、Ａｌ−Ｓｉ膜は堆積速度５００ Å／分で堆積し、そ
の抵抗率は３．３ 〜３．５ μΩｃｍであり、耐マイ
グレーションに優れた膜であった。
【０１５１】（実施例５）
実施例５は実施例１と同じ第１のＡｌ堆積工程を行った
後、第２の堆積工程としてスパッタリングによりＡｌ−
Ｃｕ膜を基体表面全面に形成するものである。基体とし
ては実施例１で用いたものと同じ構成（サンプル１−１
）のものを用意した。
後、第２の堆積工程としてスパッタリングによりＡｌ−
Ｃｕ膜を基体表面全面に形成するものである。基体とし
ては実施例１で用いたものと同じ構成（サンプル１−１
）のものを用意した。
【０１５２】上記第１のＡｌ堆積工程により開孔内に選
択的にＡｌを堆積させた後、その基体をスパッタリング
装置内に配置した。スパッタリングの際の成膜条件は以
下の通りである。
択的にＡｌを堆積させた後、その基体をスパッタリング
装置内に配置した。スパッタリングの際の成膜条件は以
下の通りである。
【０１５３】ターゲットとしてＡｌ−Ｃｕ（０．５％）
を用い５×１０−３ＴｏｒｒのＡｒ雰囲気中でＤＣパワ
ーを７ｋＷとした。本実施例における第２の堆積工程に
よれば、Ａｌ−Ｃｕ膜は堆積速度１００００ Å／分で
堆積し、その抵抗率は３．０ 〜３．３ μΩｃｍであ
り、耐マイグレーション性に優れた膜であった。
を用い５×１０−３ＴｏｒｒのＡｒ雰囲気中でＤＣパワ
ーを７ｋＷとした。本実施例における第２の堆積工程に
よれば、Ａｌ−Ｃｕ膜は堆積速度１００００ Å／分で
堆積し、その抵抗率は３．０ 〜３．３ μΩｃｍであ
り、耐マイグレーション性に優れた膜であった。
【０１５４】（実施例６）
実施例６は実施例１と同じ第１のＡｌ堆積工程を行った
後、第２の堆積工程としてＴＭＡ とビスアセチルアセ
トナト銅Ｃｕ（Ｃ５Ｈ７Ｏ２）２ とを用いたＣＶＤ
法によりＡｌ−Ｃｕ膜を全面に形成するものである。
後、第２の堆積工程としてＴＭＡ とビスアセチルアセ
トナト銅Ｃｕ（Ｃ５Ｈ７Ｏ２）２ とを用いたＣＶＤ
法によりＡｌ−Ｃｕ膜を全面に形成するものである。
【０１５５】基体としては実施例１で用いたものと同じ
構成（サンプル１−１）のものを用意した。
構成（サンプル１−１）のものを用意した。
【０１５６】上記第１のＡｌ堆積工程により開孔内に選
択的にＡｌを堆積させた後、その基体をＣＶＤ 装置内
に配置した。
択的にＡｌを堆積させた後、その基体をＣＶＤ 装置内
に配置した。
【０１５７】原料ガスとしてはＴＭＡ とＣｕを含むガ
スとしてＣｕ（Ｃ５Ｈ７Ｏ２）２ とを用い、Ａｌ−Ｃ
ｕ膜を基体全面に堆積させた。
スとしてＣｕ（Ｃ５Ｈ７Ｏ２）２ とを用い、Ａｌ−Ｃ
ｕ膜を基体全面に堆積させた。
【０１５８】本実施例による第２の堆積工程によれば、
Ａｌ−Ｃｕ膜は堆積速度５００ Å／分で堆積し、その
抵抗率は３．３ 〜３．５ μΩｃｍであり、耐マイグ
レーション性に優れた膜であった。
Ａｌ−Ｃｕ膜は堆積速度５００ Å／分で堆積し、その
抵抗率は３．３ 〜３．５ μΩｃｍであり、耐マイグ
レーション性に優れた膜であった。
【０１５９】（実施例７）
実施例７は実施例１と同じ第１のＡｌ堆積工程を行った
後、第２の堆積工程としてスパッタリングによりＡｌ−
Ｓｉ−Ｃｕ膜を基体表面全面に形成するものである。基
体としては実施例１で用いたものと同じ構成（サンプル
１−１）のものを用意した。
後、第２の堆積工程としてスパッタリングによりＡｌ−
Ｓｉ−Ｃｕ膜を基体表面全面に形成するものである。基
体としては実施例１で用いたものと同じ構成（サンプル
１−１）のものを用意した。
【０１６０】上記第１のＡｌ堆積工程により開孔内に選
択的にＡｌを堆積させた後、その基体をスパッタリング
装置内に配置した。スパッタリングの際の成膜条件は以
下の通りである。ターゲットとしてＡｌ−Ｓｉ（０．５
％）−Ｃｕ（０．５％）を用い、Ａｒ雰囲気中でＤＣパ
ワーを７ｋＷとした。
択的にＡｌを堆積させた後、その基体をスパッタリング
装置内に配置した。スパッタリングの際の成膜条件は以
下の通りである。ターゲットとしてＡｌ−Ｓｉ（０．５
％）−Ｃｕ（０．５％）を用い、Ａｒ雰囲気中でＤＣパ
ワーを７ｋＷとした。
【０１６１】本実施例における第２の堆積工程によれば
、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜は堆積速度１００００Å／分で堆
積し、その抵抗率は３．０ 〜３．３ μΩｃｍであり
、耐マイグレーション性に優れた膜であった。
、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜は堆積速度１００００Å／分で堆
積し、その抵抗率は３．０ 〜３．３ μΩｃｍであり
、耐マイグレーション性に優れた膜であった。
【０１６２】（実施例８）
実施例８は実施例１と同じ第１のＡｌ堆積工程を行った
後、第２の堆積工程としてＴＭＡ とビスアセチルアセ
トナト銅Ｃｕ（Ｃ５Ｈ７Ｏ２）５ とＨ２とＳｉ２Ｈ６
とを用いたＣＶＤ法によりＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜を全面
に形成するものである。
後、第２の堆積工程としてＴＭＡ とビスアセチルアセ
トナト銅Ｃｕ（Ｃ５Ｈ７Ｏ２）５ とＨ２とＳｉ２Ｈ６
とを用いたＣＶＤ法によりＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜を全面
に形成するものである。
【０１６３】基体としては実施例１で用いたものと同じ
構成（サンプル１−１）のものを用意した。上記第１の
Ａｌ堆積工程により開孔内に選択的にＡｌを堆積させた
後、その基体をＣＶＤ 装置内に配置した。原料ガスと
してはＴＭＡ とＳｉを含むガスとしてＳｉ２Ｈ６，Ｃ
ｕを含むガスとしてＣｕ（Ｃ５Ｈ７Ｏ２）２ を用い、
Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜を基体全面に堆積させた。
構成（サンプル１−１）のものを用意した。上記第１の
Ａｌ堆積工程により開孔内に選択的にＡｌを堆積させた
後、その基体をＣＶＤ 装置内に配置した。原料ガスと
してはＴＭＡ とＳｉを含むガスとしてＳｉ２Ｈ６，Ｃ
ｕを含むガスとしてＣｕ（Ｃ５Ｈ７Ｏ２）２ を用い、
Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜を基体全面に堆積させた。
【０１６４】本実施例による第２の堆積工程によれば、
Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜は堆積速度５００ Å／分で堆積し
、その抵抗率は３．３ 〜３．５ μΩｃｍであり、耐
マイグレーション性に優れた膜であった。
Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜は堆積速度５００ Å／分で堆積し
、その抵抗率は３．３ 〜３．５ μΩｃｍであり、耐
マイグレーション性に優れた膜であった。
【０１６５】（実施例９）
実施例９は実施例１と同じ第１のＡｌ堆積工程を行った
後、第２の堆積工程としてスパッタリングによりＡｌ−
Ｔｉ膜を基体表面全面に形成するものである。基体とし
ては実施例１で用いたものと同じ構成（サンプル１−１
）のものを用意した。
後、第２の堆積工程としてスパッタリングによりＡｌ−
Ｔｉ膜を基体表面全面に形成するものである。基体とし
ては実施例１で用いたものと同じ構成（サンプル１−１
）のものを用意した。
【０１６６】上記第１のＡｌ堆積工程により開孔内に選
択的にＡｌを堆積させた後、その基体をスパッタリング
装置内に配置した。
択的にＡｌを堆積させた後、その基体をスパッタリング
装置内に配置した。
【０１６７】スパッタリングの際の成膜条件は以下の通
りである。ターゲットとしてＡｌ−Ｔｉ（０．５％）を
用い、Ａｒ雰囲気中でスパッタリングを行ない、ＤＣパ
ワーを７ｋＷとした。
りである。ターゲットとしてＡｌ−Ｔｉ（０．５％）を
用い、Ａｒ雰囲気中でスパッタリングを行ない、ＤＣパ
ワーを７ｋＷとした。
【０１６８】本実施例における第２の堆積工程によれば
、Ａｌ−Ｔｉ膜は堆積速度１００００ Å／分で堆積し
、その抵抗率は３．０ 〜３．３μΩｃｍであり、耐マ
イグレーション性に優れた膜であった。
、Ａｌ−Ｔｉ膜は堆積速度１００００ Å／分で堆積し
、その抵抗率は３．０ 〜３．３μΩｃｍであり、耐マ
イグレーション性に優れた膜であった。
【０１６９】以上、実施例１−９について説明したが、
この他に、第１の堆積工程でＡｌを堆積させ、第２の工
程でＣＶＤ 法によりＡｌ−Ｔｉを堆積させることも可
能である。また、第１の工程でＡｌを堆積させ、第２の
工程でスパッタ法あるいはＣＶＤ 法により、Ａｌ−Ｓ
ｉ−Ｔｉを堆積させることも可能である。
この他に、第１の堆積工程でＡｌを堆積させ、第２の工
程でＣＶＤ 法によりＡｌ−Ｔｉを堆積させることも可
能である。また、第１の工程でＡｌを堆積させ、第２の
工程でスパッタ法あるいはＣＶＤ 法により、Ａｌ−Ｓ
ｉ−Ｔｉを堆積させることも可能である。
【０１７０】（比較実験例１）
図４に示すＣＶＤ 装置を用いて実施例１で用いた基体
の構成（サンプル１−１ 〜１−１７９）のものを用意
し、基体を２００ ℃〜６５０ ℃の広い範囲の温度条
件の下で、抵抗加熱によって間接加熱する実験を行った
。
の構成（サンプル１−１ 〜１−１７９）のものを用意
し、基体を２００ ℃〜６５０ ℃の広い範囲の温度条
件の下で、抵抗加熱によって間接加熱する実験を行った
。
【０１７１】その結果はどのサンプル共に選択性に優れ
たＡｌが開孔内に堆積するものの、そのときの堆積速度
が１００ 〜８００ Å／分程度と前述の実施例と比較
して１桁程劣る低いものであった。
たＡｌが開孔内に堆積するものの、そのときの堆積速度
が１００ 〜８００ Å／分程度と前述の実施例と比較
して１桁程劣る低いものであった。
【０１７２】図４において、１１は反応室，１２はヒー
ター，１３はホルダー，１４は混合器，１５はバブラー
，１６はガス導入孔，１７は排気系，１８は排気孔，１
９は基体，２０はガス導入ライン，２１はＤＭＡＨガス
を供給するためのガス供給ライン，２１ＡはＨ２ガスを
供給するためのガス供給ライン，２２は排気ラインであ
る。
ター，１３はホルダー，１４は混合器，１５はバブラー
，１６はガス導入孔，１７は排気系，１８は排気孔，１
９は基体，２０はガス導入ライン，２１はＤＭＡＨガス
を供給するためのガス供給ライン，２１ＡはＨ２ガスを
供給するためのガス供給ライン，２２は排気ラインであ
る。
【０１７３】以上説明した第１ないし９の実施例におい
ては、基体にアルミニウムを選択的に堆積させる際に基
体を直接加熱するようにしたので、膜特性が優れた金属
膜を高堆積速度で形成することができるという効果があ
る。
ては、基体にアルミニウムを選択的に堆積させる際に基
体を直接加熱するようにしたので、膜特性が優れた金属
膜を高堆積速度で形成することができるという効果があ
る。
【０１７４】（実施例１０）
まず基体の用意をする。基体としては、Ｎ型単結晶Ｓｉ
ウェハ上に熱酸化により、厚さ８０００ÅのＳｉＯ２を
形成したサンプルである。これはＳｉＯ２に０．２５μ
ｍ ×０．２５μｍ 角〜１００ μｍ ×１００ μ
ｍ 角の各種口径の開孔をパターニングし、下地のＳｉ
単結晶を露出させたものである。図２（Ａ） はこの基
体の一部分を示す模式図である。ここで、１は伝導性基
体としての単結晶シリコン基体、２は絶縁膜としての熱
酸化シリコン膜である。これをサンプル１−１ とする
。ＶＨ１ およびＶＨ２ は開孔であり、それぞれ直径
が異なる。
ウェハ上に熱酸化により、厚さ８０００ÅのＳｉＯ２を
形成したサンプルである。これはＳｉＯ２に０．２５μ
ｍ ×０．２５μｍ 角〜１００ μｍ ×１００ μ
ｍ 角の各種口径の開孔をパターニングし、下地のＳｉ
単結晶を露出させたものである。図２（Ａ） はこの基
体の一部分を示す模式図である。ここで、１は伝導性基
体としての単結晶シリコン基体、２は絶縁膜としての熱
酸化シリコン膜である。これをサンプル１−１ とする
。ＶＨ１ およびＶＨ２ は開孔であり、それぞれ直径
が異なる。
【０１７５】基体１上へのＡｌ−Ｓｉ成膜の手順は次の
通りである。
通りである。
【０１７６】図１に示した装置を用い、排気系１０７
により、反応室１０１ 内を略々１×１０−８Ｔｏｒｒ
に排気する。ただし反応室１０１ 内の真空度は１×１
０−８Ｔｏｒｒより悪くてもＡｌ−Ｓｉは成膜する。
により、反応室１０１ 内を略々１×１０−８Ｔｏｒｒ
に排気する。ただし反応室１０１ 内の真空度は１×１
０−８Ｔｏｒｒより悪くてもＡｌ−Ｓｉは成膜する。
【０１７７】本実施例では第１のガスライン１１１ か
らＤＭＡＨを供給し、これと同時に第３のガスライン１
１５ からＳｉ２Ｈ６ を添加する。ＤＭＡＨラインの
キャリアガスにはＨ２を用いる。
らＤＭＡＨを供給し、これと同時に第３のガスライン１
１５ からＳｉ２Ｈ６ を添加する。ＤＭＡＨラインの
キャリアガスにはＨ２を用いる。
【０１７８】第２のガスライン１１１ＡからＨ２ を流
し、不図示のスローリークバルブの開度を調整して反応
室１０１ 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。ＤＭＡＨ
ライン１１１ よりＤＭＡＨを反応管内へ導入する。全
圧は略々１．５Ｔｏｒｒ であり、ＤＭＡＨ分圧を略々
１．５ ×１０−４Ｔｏｒｒ，Ｓｉ２Ｈ６分圧を２×１
０−６Ｔｏｒｒとする。その後ランプを点燈しウェハを
直接加熱する。このようにしてＡｌ−Ｓｉを堆積させる
。
し、不図示のスローリークバルブの開度を調整して反応
室１０１ 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。ＤＭＡＨ
ライン１１１ よりＤＭＡＨを反応管内へ導入する。全
圧は略々１．５Ｔｏｒｒ であり、ＤＭＡＨ分圧を略々
１．５ ×１０−４Ｔｏｒｒ，Ｓｉ２Ｈ６分圧を２×１
０−６Ｔｏｒｒとする。その後ランプを点燈しウェハを
直接加熱する。このようにしてＡｌ−Ｓｉを堆積させる
。
【０１７９】Ａｌ−Ｓｉ膜を形成する際の第２の原料ガ
スとしてのＳｉを含むガスとしては、Ｓｉ２Ｈ６，Ｓｉ
Ｈ４，Ｓｉ３Ｈ８， Ｓｉ（ＣＨ３）４，ＳｉＣｌ４，
ＳｉＨ２Ｃｌ２， ＳｉＨ３Ｃｌを用いることができ
る。
スとしてのＳｉを含むガスとしては、Ｓｉ２Ｈ６，Ｓｉ
Ｈ４，Ｓｉ３Ｈ８， Ｓｉ（ＣＨ３）４，ＳｉＣｌ４，
ＳｉＨ２Ｃｌ２， ＳｉＨ３Ｃｌを用いることができ
る。
【０１８０】ＤＭＡＨとＨ２およびＳｉ２Ｈ６ 等のＳ
ｉ原料ガスとを添加することにより、Ｓｉを０．５ 〜
２．０ ％を含むＡｌ−Ｓｉ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２６０ ℃
〜４４０ ℃、ＤＭＡＨ分圧は反応管内圧力の１×１０
−５倍〜１．３ ×１０×−３倍、Ｓｉ２Ｈ６ 分圧は
反応管内圧力の１×１０−７〜１×１０−４倍の範囲で
あり、Ａｌ−Ｓｉが堆積する。
ｉ原料ガスとを添加することにより、Ｓｉを０．５ 〜
２．０ ％を含むＡｌ−Ｓｉ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２６０ ℃
〜４４０ ℃、ＤＭＡＨ分圧は反応管内圧力の１×１０
−５倍〜１．３ ×１０×−３倍、Ｓｉ２Ｈ６ 分圧は
反応管内圧力の１×１０−７〜１×１０−４倍の範囲で
あり、Ａｌ−Ｓｉが堆積する。
【０１８１】所定の堆積時間が経過した後、ＤＭＡＨの
供給を一旦停止する。この過程で堆積されるＡｌ−Ｓｉ
膜の所定の堆積時間とは、Ｓｉ（単結晶シリコン基体１
）上のＡｌ−Ｓｉ膜の厚さが、ＳｉＯ２（熱酸化シリコ
ン膜２）の膜厚と等しくなるまでの時間である。
供給を一旦停止する。この過程で堆積されるＡｌ−Ｓｉ
膜の所定の堆積時間とは、Ｓｉ（単結晶シリコン基体１
）上のＡｌ−Ｓｉ膜の厚さが、ＳｉＯ２（熱酸化シリコ
ン膜２）の膜厚と等しくなるまでの時間である。
【０１８２】このときの直接加熱による基体表面の温度
は２７０ ℃とした。以上を第１堆積工程と称する。こ
こまでの工程によれば図２（Ｂ） に示すように開孔内
に選択的にＡｌ−Ｓｉ膜３が堆積する。
は２７０ ℃とした。以上を第１堆積工程と称する。こ
こまでの工程によれば図２（Ｂ） に示すように開孔内
に選択的にＡｌ−Ｓｉ膜３が堆積する。
【０１８３】次にウェハをスパッタリング装置内に配し
てスパッタリングによりＳｉＯ２膜２の上にもＡｌ−Ｓ
ｉを堆積させた。この工程は非選択的堆積工程である。 これを第２Ａｌ−Ｓｉ膜堆積工程と称する。
てスパッタリングによりＳｉＯ２膜２の上にもＡｌ−Ｓ
ｉを堆積させた。この工程は非選択的堆積工程である。 これを第２Ａｌ−Ｓｉ膜堆積工程と称する。
【０１８４】このときの成膜条件は以下の通りである。
ターゲットとしてＡｌ−Ｓｉを用いて、圧力の１０−１
〜１０−３ＴｏｒｒのＡｒ雰囲気中で５〜１０ｋＷのＤ
Ｃパワーを付与して行う。このときの基体温度は抵抗加
熱により２００ ℃とする。
〜１０−３ＴｏｒｒのＡｒ雰囲気中で５〜１０ｋＷのＤ
Ｃパワーを付与して行う。このときの基体温度は抵抗加
熱により２００ ℃とする。
【０１８５】以上の第２Ａｌ膜堆積工程によれば図２（
Ｃ） のように堆積速度１００００ Å／分でＳｉＯ２
膜２上にＡｌ膜４を形成することができる。
Ｃ） のように堆積速度１００００ Å／分でＳｉＯ２
膜２上にＡｌ膜４を形成することができる。
【０１８６】上述した方法によりＡｌ−Ｓｉ膜を形成し
た。
た。
【０１８７】さらに、同じように準備した基体を再度用
いて、今度は直接加熱により基体表面温度を２８０ ℃
〜４８０ ℃に設定し第１堆積工程によりＡｌ−Ｓｉ膜
を形成した。ここで第１堆積工程における他の成膜条件
および第２堆積工程における成膜条件は全て同じものと
した。
いて、今度は直接加熱により基体表面温度を２８０ ℃
〜４８０ ℃に設定し第１堆積工程によりＡｌ−Ｓｉ膜
を形成した。ここで第１堆積工程における他の成膜条件
および第２堆積工程における成膜条件は全て同じものと
した。
【０１８８】また、第１堆積工程時の基体表面温度を２
００ ℃〜２６０℃および４９０ ℃〜５５０ ℃と設
定してＡｌ−Ｓｉ膜を形成した。その結果は前出の表１
および表２と同様であった。
００ ℃〜２６０℃および４９０ ℃〜５５０ ℃と設
定してＡｌ−Ｓｉ膜を形成した。その結果は前出の表１
および表２と同様であった。
【０１８９】表１および表２から判るように、直接加熱
により基体表面温度が２６０ 〜４４０ ℃の範囲では
Ａｌ−Ｓｉは開孔内に、選択的に堆積速度３０００〜５
０００Å／分で堆積した。
により基体表面温度が２６０ 〜４４０ ℃の範囲では
Ａｌ−Ｓｉは開孔内に、選択的に堆積速度３０００〜５
０００Å／分で堆積した。
【０１９０】基体表面温度が２６０ 〜４４０ ℃の範
囲での開孔内のＡｌ−Ｓｉ膜の特性を調べてみると、炭
素の含有はなく、抵抗率２．８ 〜３．４ μΩｃｍ，
反射率９０〜９５％，１μｍ 以上のヒロック密度が０
〜１０ｃｍ−２であり、スパイク発生（０．１５μｍ
接合の破壊確率）がほとんどない良好な特性であること
が判明した。
囲での開孔内のＡｌ−Ｓｉ膜の特性を調べてみると、炭
素の含有はなく、抵抗率２．８ 〜３．４ μΩｃｍ，
反射率９０〜９５％，１μｍ 以上のヒロック密度が０
〜１０ｃｍ−２であり、スパイク発生（０．１５μｍ
接合の破壊確率）がほとんどない良好な特性であること
が判明した。
【０１９１】もちろんその上のスパッタリングによるＡ
ｌ膜とのコンタクトも下のＡｌ−Ｓｉ膜の表面性がよい
ために良好なものとなっていた。
ｌ膜とのコンタクトも下のＡｌ−Ｓｉ膜の表面性がよい
ために良好なものとなっていた。
【０１９２】これに対して基体表面温度が２００ ℃〜
２５０ ℃では、堆積速度が１０００〜１５００Å／分
と低く、スループットも７〜１０枚／Ｈと低下した。
２５０ ℃では、堆積速度が１０００〜１５００Å／分
と低く、スループットも７〜１０枚／Ｈと低下した。
【０１９３】また、基体表面温度が４４０ ℃を越える
と、反射率が６０％以下、１μｍ 以上のヒロック密度
が１０〜１０４ｃｍ−２ 、スパイク発生が０〜３０％
となり、開孔内のＡｌ−Ｓｉ膜の特性は低下した。
と、反射率が６０％以下、１μｍ 以上のヒロック密度
が１０〜１０４ｃｍ−２ 、スパイク発生が０〜３０％
となり、開孔内のＡｌ−Ｓｉ膜の特性は低下した。
【０１９４】次に上述した方法により以下に述べるよう
な構成の基体（サンプル）にＡｌ−Ｓｉ膜を形成した。
な構成の基体（サンプル）にＡｌ−Ｓｉ膜を形成した。
【０１９５】第１の基体表面材料としての単結晶シリコ
ンの上に、第２の基体表面材料としてのＣＶＤ 法によ
る酸化シリコン膜を形成し、フォトリソグラフィー工程
によりパターニングを行い、単結晶シリコン表面を部分
的に露出させた。
ンの上に、第２の基体表面材料としてのＣＶＤ 法によ
る酸化シリコン膜を形成し、フォトリソグラフィー工程
によりパターニングを行い、単結晶シリコン表面を部分
的に露出させた。
【０１９６】このときの熱酸化ＳｉＯ２膜の膜厚は７０
００Å、単結晶シリコンの露出部即ち開口の大きさは２
．５ μｍ ×３μｍ 〜１０μｍ ×１０μｍ であ
った。このようにしてサンプル１−２ を準備した。（
以下このようなサンプルを“ＣＶＤ ＳｉＯ２（以下Ｓ
ｉＯ２と略す）／単結晶シリコン”と表記することとす
る）。
００Å、単結晶シリコンの露出部即ち開口の大きさは２
．５ μｍ ×３μｍ 〜１０μｍ ×１０μｍ であ
った。このようにしてサンプル１−２ を準備した。（
以下このようなサンプルを“ＣＶＤ ＳｉＯ２（以下Ｓ
ｉＯ２と略す）／単結晶シリコン”と表記することとす
る）。
【０１９７】サンプル１−３ は常圧ＣＶＤ によって
成膜したボロンドープの酸化膜（以下ＢＳＧ と略す）
／単結晶シリコン、 サンプル１−４ は常圧ＣＶＤ によって成膜したリン
ドープの酸化膜（以下ＰＳＧ と略す）／単結晶シリコ
ン、サンプル１−５ は常圧ＣＶＤ によって成膜した
リンおよびボロンドープの酸化膜（以下ＢＳＰＧと略す
）／単結晶シリコン、 サンプル１−６ はプラズマＣＶＤ によって成膜した
窒化膜（以下Ｐ−ＳｉＮ と略す）／単結晶シリコン、
サンプル１−７ は熱窒化膜（以下Ｔ−ＳｉＮ と略す
）／単結晶シリコン、 サンプル１−８ は減圧ＤＣＶＤによって成膜した窒化
膜（以下ＬＰ−ＳｉＮと略す）／単結晶シリコン、サン
プル１−９ はＥＣＲ 装置によって成膜した窒化膜（
以下ＥＣＲ−ＳｉＮ と略す）／単結晶シリコンである
。さらに以下に示す第１の基体表面材料と第２の基体表
面材料の全組み合わせによりサンプル１−１１〜１−１
７９ を作成した。第１の基体表面材料として単結晶シ
リコン（単結晶Ｓｉ），多結晶シリコン（多結晶Ｓｉ）
，非晶質シリコン（非晶質Ｓｉ），タングステン（Ｗ）
，モリブデン（Ｍｏ），タンタル（Ｔａ），タングステ
ンシリサイド（ＷＳｉ），チタンシリサイド（ＴｉＳｉ
）， アルミニウム（Ａｌ），アルミニウムシリコン（
Ａｌ−Ｓｉ）， チタンアルミニウム（Ａｌ−Ｔｉ），
チタンナイトライド（Ｔｉ−Ｎ），銅（Ｃｕ），アル
ミニウムシリコン銅（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ），アルミニウ
ムパラジウム（Ａｌ−Ｐｄ），チタン（Ｔｉ），モリブ
デンシリサイド（Ｍｏ−Ｓｉ），タンタルシリサイド（
Ｔａ−Ｓｉ） を使用した。第２の基体表面材料として
はＴ−ＳｉＯ２，ＳｉＯ２，ＢＳＧ，ＰＳＧ，ＢＰＳＧ
，Ｐ−ＳｉＮ，Ｔ−ＳｉＮ， ＬＰ−ＳｉＮ，ＥＣＲ−
ＳｉＮである。以上のような全サンプルについても良好
なＡｌ−Ｓｉ膜を形成することができた。
成膜したボロンドープの酸化膜（以下ＢＳＧ と略す）
／単結晶シリコン、 サンプル１−４ は常圧ＣＶＤ によって成膜したリン
ドープの酸化膜（以下ＰＳＧ と略す）／単結晶シリコ
ン、サンプル１−５ は常圧ＣＶＤ によって成膜した
リンおよびボロンドープの酸化膜（以下ＢＳＰＧと略す
）／単結晶シリコン、 サンプル１−６ はプラズマＣＶＤ によって成膜した
窒化膜（以下Ｐ−ＳｉＮ と略す）／単結晶シリコン、
サンプル１−７ は熱窒化膜（以下Ｔ−ＳｉＮ と略す
）／単結晶シリコン、 サンプル１−８ は減圧ＤＣＶＤによって成膜した窒化
膜（以下ＬＰ−ＳｉＮと略す）／単結晶シリコン、サン
プル１−９ はＥＣＲ 装置によって成膜した窒化膜（
以下ＥＣＲ−ＳｉＮ と略す）／単結晶シリコンである
。さらに以下に示す第１の基体表面材料と第２の基体表
面材料の全組み合わせによりサンプル１−１１〜１−１
７９ を作成した。第１の基体表面材料として単結晶シ
リコン（単結晶Ｓｉ），多結晶シリコン（多結晶Ｓｉ）
，非晶質シリコン（非晶質Ｓｉ），タングステン（Ｗ）
，モリブデン（Ｍｏ），タンタル（Ｔａ），タングステ
ンシリサイド（ＷＳｉ），チタンシリサイド（ＴｉＳｉ
）， アルミニウム（Ａｌ），アルミニウムシリコン（
Ａｌ−Ｓｉ）， チタンアルミニウム（Ａｌ−Ｔｉ），
チタンナイトライド（Ｔｉ−Ｎ），銅（Ｃｕ），アル
ミニウムシリコン銅（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ），アルミニウ
ムパラジウム（Ａｌ−Ｐｄ），チタン（Ｔｉ），モリブ
デンシリサイド（Ｍｏ−Ｓｉ），タンタルシリサイド（
Ｔａ−Ｓｉ） を使用した。第２の基体表面材料として
はＴ−ＳｉＯ２，ＳｉＯ２，ＢＳＧ，ＰＳＧ，ＢＰＳＧ
，Ｐ−ＳｉＮ，Ｔ−ＳｉＮ， ＬＰ−ＳｉＮ，ＥＣＲ−
ＳｉＮである。以上のような全サンプルについても良好
なＡｌ−Ｓｉ膜を形成することができた。
【０１９８】（実施例１１）
実施例１１は実施例１０と同じ第１のＡｌ−Ｓｉ堆積工
程を行った後、第２の堆積工程としてトリメチルアルミ
ニウム（ＴＭＡ） を用いたＣＶＤ 法を用いてＡｌ−
Ｓｉ膜を全面に形成するものである。基体として実施例
１０で用いたものと同じ構成（サンプル１−１）のもの
を用意した。上述の第１のＡｌ−Ｓｉ堆積工程により開
孔内にＡｌ−Ｓｉを堆積させた基体をＣＶＤ 装置内に
配置した。
程を行った後、第２の堆積工程としてトリメチルアルミ
ニウム（ＴＭＡ） を用いたＣＶＤ 法を用いてＡｌ−
Ｓｉ膜を全面に形成するものである。基体として実施例
１０で用いたものと同じ構成（サンプル１−１）のもの
を用意した。上述の第１のＡｌ−Ｓｉ堆積工程により開
孔内にＡｌ−Ｓｉを堆積させた基体をＣＶＤ 装置内に
配置した。
【０１９９】原料ガスとしてトリメチルアルミニウム（
ＴＭＡ） を用い、Ｈ２ガスとの混合雰囲気中でＡｌ−
Ｓｉ膜を基体全面に堆積させた。
ＴＭＡ） を用い、Ｈ２ガスとの混合雰囲気中でＡｌ−
Ｓｉ膜を基体全面に堆積させた。
【０２００】本実施例における第２の堆積工程によれば
、Ａｌ−Ｓｉ膜は堆積速度５００ Å／分で堆積し、そ
の抵抗率は３．３ 〜３．５ μΩ・ｃｍ であり、耐
マイグレーションに優れた膜であった。
、Ａｌ−Ｓｉ膜は堆積速度５００ Å／分で堆積し、そ
の抵抗率は３．３ 〜３．５ μΩ・ｃｍ であり、耐
マイグレーションに優れた膜であった。
【０２０１】（実施例１２）
実施例１２は実施例１０と同じ第１のＡｌ−Ｓｉ堆積工
程を行った後、第２の堆積工程としてスパッタリングに
よりＡｌ−Ｃｕ膜を基体表面全面に形成するものである
。基体としては実施例１０で用いたものと同じ構成（サ
ンプル１−１）のものを用意した。
程を行った後、第２の堆積工程としてスパッタリングに
よりＡｌ−Ｃｕ膜を基体表面全面に形成するものである
。基体としては実施例１０で用いたものと同じ構成（サ
ンプル１−１）のものを用意した。
【０２０２】上記第１のＡｌ−Ｓｉ堆積工程により開孔
内に選択的にＡｌ−Ｓｉを堆積させた後、その基体をス
パッタリング装置内に配置した。スパッタリングの際の
成膜条件は以下の通りである。
内に選択的にＡｌ−Ｓｉを堆積させた後、その基体をス
パッタリング装置内に配置した。スパッタリングの際の
成膜条件は以下の通りである。
【０２０３】ターゲットとしてＡｌ−Ｃｕ（０．５％）
を用い５×１０−３ＴｏｒｒのＡｒ雰囲気中でＤＣパワ
ーを７ｋＷとした。
を用い５×１０−３ＴｏｒｒのＡｒ雰囲気中でＤＣパワ
ーを７ｋＷとした。
【０２０４】本実施例における第２の堆積工程によれば
、Ａｌ−Ｃｕ膜は堆積速度１００００ Å／分で堆積し
、その抵抗率は３．０ 〜３．３μΩｃｍであり、耐マ
イグレーション性に優れた膜であった。
、Ａｌ−Ｃｕ膜は堆積速度１００００ Å／分で堆積し
、その抵抗率は３．０ 〜３．３μΩｃｍであり、耐マ
イグレーション性に優れた膜であった。
【０２０５】（実施例１３）
実施例１３は実施例１０と同じ第１のＡｌ−Ｓｉ堆積工
程を行った後、第２の堆積工程としてＴＭＡ とビスア
セチルアセトナト銅Ｃｕ（Ｃ５Ｈ７Ｏ２）２ とを用い
たＣＶＤ 法によりＡｌ−Ｃｕ膜を全面に形成するもの
である。
程を行った後、第２の堆積工程としてＴＭＡ とビスア
セチルアセトナト銅Ｃｕ（Ｃ５Ｈ７Ｏ２）２ とを用い
たＣＶＤ 法によりＡｌ−Ｃｕ膜を全面に形成するもの
である。
【０２０６】基体としては実施例１０で用いたものと同
じ構成（サンプル１−１）のものを用意した。
じ構成（サンプル１−１）のものを用意した。
【０２０７】上記第１のＡｌ−Ｓｉ堆積工程により開孔
内に選択的にＡｌを堆積させた後、その基体をＣＶＤ
装置内に配置した。
内に選択的にＡｌを堆積させた後、その基体をＣＶＤ
装置内に配置した。
【０２０８】原料ガスとしてはＴＭＡ とＣｕを含むガ
スとしてＣｕ（Ｃ５Ｈ７Ｏ２）２ とを用い、Ａｌ−Ｃ
ｕ膜を基体全面に堆積させた。
スとしてＣｕ（Ｃ５Ｈ７Ｏ２）２ とを用い、Ａｌ−Ｃ
ｕ膜を基体全面に堆積させた。
【０２０９】本実施例による第２の堆積工程によれば、
Ａｌ−Ｃｕ膜は堆積速度５００ Å／分で堆積し、その
抵抗率は３．３ 〜３．５ μΩｃｍであり、耐マイグ
レーション性に優れた膜であった。
Ａｌ−Ｃｕ膜は堆積速度５００ Å／分で堆積し、その
抵抗率は３．３ 〜３．５ μΩｃｍであり、耐マイグ
レーション性に優れた膜であった。
【０２１０】（実施例１４）
実施例１４は実施例１０と同じ第１のＡｌ−Ｓｉ堆積工
程を行った後、第２の堆積工程としてスパッタリングに
よりＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜を基体表面全面に形成するもの
である。基体としては実施例１０で用いたものと同じ構
成（サンプル１−１）のものを用意した。
程を行った後、第２の堆積工程としてスパッタリングに
よりＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜を基体表面全面に形成するもの
である。基体としては実施例１０で用いたものと同じ構
成（サンプル１−１）のものを用意した。
【０２１１】上記第１のＡｌ−Ｓｉ堆積工程により開孔
内に選択的にＡｌ−Ｓｉを堆積させた後、その基体をス
パッタリング装置内に配置した。スパッタリングの際の
成膜条件は以下の通りである。ターゲットとしてＡｌ−
Ｓｉ（０．５％）−Ｃｕ（０．５％）を用い、Ａｒ雰囲
気中でＤＣパワーを７ｋＷとした。
内に選択的にＡｌ−Ｓｉを堆積させた後、その基体をス
パッタリング装置内に配置した。スパッタリングの際の
成膜条件は以下の通りである。ターゲットとしてＡｌ−
Ｓｉ（０．５％）−Ｃｕ（０．５％）を用い、Ａｒ雰囲
気中でＤＣパワーを７ｋＷとした。
【０２１２】本実施例における第２の堆積工程によれば
、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜は堆積速度１００００Å／分で堆
積し、その抵抗率は３．０ 〜３．３ μΩｃｍであり
、耐マイグレーション性に優れた膜であった。
、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜は堆積速度１００００Å／分で堆
積し、その抵抗率は３．０ 〜３．３ μΩｃｍであり
、耐マイグレーション性に優れた膜であった。
【０２１３】（実施例１５）
実施例１５は実施例１０と同じ第１の第１のＡｌ−Ｓｉ
とビスアセチルアセトナト銅Ｃｕ（Ｃ５Ｈ７Ｏ２）５
とＨ２とＳｉ２Ｈ６ とを用いたＣＶＤ 法によりＡｌ
−Ｓｉ−Ｃｕ膜を全面に形成するものである。
とビスアセチルアセトナト銅Ｃｕ（Ｃ５Ｈ７Ｏ２）５
とＨ２とＳｉ２Ｈ６ とを用いたＣＶＤ 法によりＡｌ
−Ｓｉ−Ｃｕ膜を全面に形成するものである。
【０２１４】基体としては実施例１０で用いたものと同
じ構成（サンプル１−１ ） のものを用意した。上記
第１のＡｌ−Ｓｉ堆積工程により開孔内に選択的にＡｌ
−Ｓｉを堆積させた後、その基体をＣＶＤ 装置内に配
置した。原料ガスとしてはＴＭＡ とＳｉを含むガスと
してＳｉ２Ｈ６，Ｃｕを含むガスとしてＣｕ（Ｃ５Ｈ７
Ｏ２）２ とを用い、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜を基体全面に
堆積させた。
じ構成（サンプル１−１ ） のものを用意した。上記
第１のＡｌ−Ｓｉ堆積工程により開孔内に選択的にＡｌ
−Ｓｉを堆積させた後、その基体をＣＶＤ 装置内に配
置した。原料ガスとしてはＴＭＡ とＳｉを含むガスと
してＳｉ２Ｈ６，Ｃｕを含むガスとしてＣｕ（Ｃ５Ｈ７
Ｏ２）２ とを用い、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜を基体全面に
堆積させた。
【０２１５】本実施例による第２の堆積工程によれば、
Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜は堆積速度５００ Å／分で堆積し
、その抵抗率は３．３ 〜３．５ μΩｃｍであり、耐
マイグレーション性に優れた膜であった。
Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜は堆積速度５００ Å／分で堆積し
、その抵抗率は３．３ 〜３．５ μΩｃｍであり、耐
マイグレーション性に優れた膜であった。
【０２１６】（実施例１６）
実施例１６は実施例１０と同じ第１のＡｌ−Ｓｉ堆積工
程を行った後、第２の堆積工程としてスパッタリングに
よりＡｌ−Ｔｉ膜を基体表面全面に形成するものである
。基体としては実施例１０で用いたものと同じ構成（サ
ンプル１−１）のものを用意した。
程を行った後、第２の堆積工程としてスパッタリングに
よりＡｌ−Ｔｉ膜を基体表面全面に形成するものである
。基体としては実施例１０で用いたものと同じ構成（サ
ンプル１−１）のものを用意した。
【０２１７】上記第１のＡｌ−Ｓｉ堆積工程により開孔
内に選択的にＡｌ−Ｓｉを堆積させた後、その基体をス
パッタリング装置内に配置した。
内に選択的にＡｌ−Ｓｉを堆積させた後、その基体をス
パッタリング装置内に配置した。
【０２１８】スパッタリングの際の成膜条件は以下の通
りである。ターゲットとしてＡｌ−Ｔｉ（０．５％）を
用い、Ａｒ雰囲気中でスパッタリングを行ない、ＤＣパ
ワーを７ｋＷとした。
りである。ターゲットとしてＡｌ−Ｔｉ（０．５％）を
用い、Ａｒ雰囲気中でスパッタリングを行ない、ＤＣパ
ワーを７ｋＷとした。
【０２１９】本実施例における第２の堆積工程によれば
、Ａｌ−Ｔｉ膜は堆積速度１００００ Å／分で堆積し
、その抵抗率は３．０ 〜３．３μΩｃｍであり、耐マ
イグレーション性に優れた膜であった。
、Ａｌ−Ｔｉ膜は堆積速度１００００ Å／分で堆積し
、その抵抗率は３．０ 〜３．３μΩｃｍであり、耐マ
イグレーション性に優れた膜であった。
【０２２０】以上、実施例１０−１６について説明した
が、この他に、第１の堆積工程でＡｌ−Ｓｉを堆積させ
、第２の工程でＣＶＤ 法によりＡｌ−Ｔｉを堆積させ
ることも可能である。また、第１の工程でＡｌ−Ｓｉを
堆積させ、第２の工程でスパッタ法あるいはＣＶＤ 法
により、Ａｌ−Ｓｉ−Ｔｉを堆積させることも可能であ
る。
が、この他に、第１の堆積工程でＡｌ−Ｓｉを堆積させ
、第２の工程でＣＶＤ 法によりＡｌ−Ｔｉを堆積させ
ることも可能である。また、第１の工程でＡｌ−Ｓｉを
堆積させ、第２の工程でスパッタ法あるいはＣＶＤ 法
により、Ａｌ−Ｓｉ−Ｔｉを堆積させることも可能であ
る。
【０２２１】（比較実験例２）
図４に示すＣＶＤ 装置を用いて実施例１０で用いた基
体の構成（サンプル１−１ 〜１−１７９）のものを用
意し、基体を２００ ℃〜６５０ ℃の広い範囲の温度
条件の下で、抵抗加熱によって間接加熱する実験を行っ
た。
体の構成（サンプル１−１ 〜１−１７９）のものを用
意し、基体を２００ ℃〜６５０ ℃の広い範囲の温度
条件の下で、抵抗加熱によって間接加熱する実験を行っ
た。
【０２２２】その結果はどのサンプル共に選択性に優れ
たＡｌ−Ｓｉが開孔内に堆積するものの、そのときの堆
積速度が１００ 〜８００ Å／分程度と前述の実施例
と比較して１桁程劣る低いものであった。
たＡｌ−Ｓｉが開孔内に堆積するものの、そのときの堆
積速度が１００ 〜８００ Å／分程度と前述の実施例
と比較して１桁程劣る低いものであった。
【０２２３】以上説明した第１０ないし１６実施例にお
いては、基体にアルミニウムを選択的に堆積させる際に
基体を直接加熱するようにしたので、膜特性が優れた金
属膜を高堆積速度で形成することができるという効果が
ある。（実施例１７） まず基体の用意をする。基体としては、例えば、Ｎ型単
結晶Ｓｉウェハ上に熱酸化により、厚さ８０００ÅのＳ
ｉＯ２を形成したサンプルを用意する。これはＳｉＯ２
に０．２５μｍ ×０．２５μｍ 角〜１００ μｍ
×１００ μｍ 角の各種口径の開孔をパターニングし
、下地のＳｉ単結晶を露出させたものである。図２（Ａ
） はこの基体の一部分を示す模式図である。 ここで、１は伝導性基体としての単結晶シリコン基体、
２は絶縁膜（層）としての熱酸化シリコン膜である。こ
れをサンプル１−１ とする。ＶＨ１ およびＶＨ２
は開孔（露出部）であり、それぞれ直径が異なる。
いては、基体にアルミニウムを選択的に堆積させる際に
基体を直接加熱するようにしたので、膜特性が優れた金
属膜を高堆積速度で形成することができるという効果が
ある。（実施例１７） まず基体の用意をする。基体としては、例えば、Ｎ型単
結晶Ｓｉウェハ上に熱酸化により、厚さ８０００ÅのＳ
ｉＯ２を形成したサンプルを用意する。これはＳｉＯ２
に０．２５μｍ ×０．２５μｍ 角〜１００ μｍ
×１００ μｍ 角の各種口径の開孔をパターニングし
、下地のＳｉ単結晶を露出させたものである。図２（Ａ
） はこの基体の一部分を示す模式図である。 ここで、１は伝導性基体としての単結晶シリコン基体、
２は絶縁膜（層）としての熱酸化シリコン膜である。こ
れをサンプル１−１ とする。ＶＨ１ およびＶＨ２
は開孔（露出部）であり、それぞれ直径が異なる。
【０２２４】基体１上へのＡｌ成膜の手順は次の通りで
ある。
ある。
【０２２５】まず、基体１をロードロック室２１１に配
置する。このロードロック室２１１には前記したように
水素が導入されて水素雰囲気とされる。そして、排気系
２１６ｂにより反応室２１２内をほぼ１×１０−８Ｔｏ
ｒｒに排気する。
置する。このロードロック室２１１には前記したように
水素が導入されて水素雰囲気とされる。そして、排気系
２１６ｂにより反応室２１２内をほぼ１×１０−８Ｔｏ
ｒｒに排気する。
【０２２６】ただし反応室２１２内の真空度は１×１０
−８Ｔｏｒｒより悪くてもＡｌは成膜する。
−８Ｔｏｒｒより悪くてもＡｌは成膜する。
【０２２７】そして、不図示のガスラインからＤＭＡＨ
を供給する。ＤＭＡＨラインのキャリアガスはＨ２を用
いる。
を供給する。ＤＭＡＨラインのキャリアガスはＨ２を用
いる。
【０２２８】不図示の第２のガスラインは反応ガスとし
てのＨ２用であり、この第２のガスラインからＨ２を流
し、不図示のスローリークバルブの開度を調整して反応
室２１２内の圧力を所定の値にする。この場合の典型的
圧力は略々１．５Ｔｏｒｒ とする。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、ＤＭＡＨ分圧を略々５．０ ×１０−
３Ｔｏｒｒとする。その後ハロゲンランプ２３０を点灯
しウェハを直接加熱する。このようにしてＡｌを堆積さ
せる。
てのＨ２用であり、この第２のガスラインからＨ２を流
し、不図示のスローリークバルブの開度を調整して反応
室２１２内の圧力を所定の値にする。この場合の典型的
圧力は略々１．５Ｔｏｒｒ とする。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、ＤＭＡＨ分圧を略々５．０ ×１０−
３Ｔｏｒｒとする。その後ハロゲンランプ２３０を点灯
しウェハを直接加熱する。このようにしてＡｌを堆積さ
せる。
【０２２９】所定の堆積時間が経過した後、ＤＭＡＨの
供給を一旦停止する。この過程で堆積されるＡｌ膜の所
定の堆積時間とは、Ｓｉ（単結晶シリコン基体１）上の
Ａｌ膜の厚さが、ＳｉＯ２（熱酸化シリコン膜２）の膜
厚と等しくなるまでの時間である。
供給を一旦停止する。この過程で堆積されるＡｌ膜の所
定の堆積時間とは、Ｓｉ（単結晶シリコン基体１）上の
Ａｌ膜の厚さが、ＳｉＯ２（熱酸化シリコン膜２）の膜
厚と等しくなるまでの時間である。
【０２３０】このときの直接加熱による基体表面の温度
は２７０ ℃とした。以上を第１堆積工程と称する。こ
こまでの工程によれば図２（Ｂ） に示すように開孔内
に選択的にＡｌ膜３が堆積する。
は２７０ ℃とした。以上を第１堆積工程と称する。こ
こまでの工程によれば図２（Ｂ） に示すように開孔内
に選択的にＡｌ膜３が堆積する。
【０２３１】上記Ａｌの堆積終了後ＣＶＤ 反応室２１
２は排気系２１６ｂにより５×１０−３Ｔｏｒｒ以下の
真空度に到達するまで排気される。同時に、Ｒｆエッチ
ング室２１３は５×１０−６Ｔｏｒｒ以下に排気されて
いる。両室が上記真空度に到達したことを確認した後、
ゲートバルブ２１０が開き、基体が搬送手段（アーム）
２２７を用いてＣＶＤ 反応室２１２からＲｆエッチン
グ室２１３へ移動され、ゲートバルブ２１０が閉じられ
る。
２は排気系２１６ｂにより５×１０−３Ｔｏｒｒ以下の
真空度に到達するまで排気される。同時に、Ｒｆエッチ
ング室２１３は５×１０−６Ｔｏｒｒ以下に排気されて
いる。両室が上記真空度に到達したことを確認した後、
ゲートバルブ２１０が開き、基体が搬送手段（アーム）
２２７を用いてＣＶＤ 反応室２１２からＲｆエッチン
グ室２１３へ移動され、ゲートバルブ２１０が閉じられ
る。
【０２３２】基体がＲｆエッチング室２１３に搬送され
ると、排気系２１６ｄによりＲｆエッチング室２１３を
１０−６Ｔｏｒｒ以下の真空度に達するまで排気する。
ると、排気系２１６ｄによりＲｆエッチング室２１３を
１０−６Ｔｏｒｒ以下の真空度に達するまで排気する。
【０２３３】その後Ｒｆエッチング用アルゴン供給ライ
ン２２２によりアルゴンが供給されＲｆエッチング室２
１３は、１０−１〜１０−３Ｔｏｒｒのアルゴン雰囲気
に保たれる。 Ｒｆエッチング用基体ホルダー２２０は２００℃に保た
れる。Ｒｆエッチング用電極２２１へ１００ ＷのＲｆ
が６０秒間供給され、Ｒｆエッチング室２１３内でアル
ゴンの放電が生じ、基体の表面をアルゴンイオンにより
エッチングし、ＣＶＤ 堆積膜の表面層をとり除くこと
ができる。この場合のエッチング深さは酸化物相当で約
１００Åである。
ン２２２によりアルゴンが供給されＲｆエッチング室２
１３は、１０−１〜１０−３Ｔｏｒｒのアルゴン雰囲気
に保たれる。 Ｒｆエッチング用基体ホルダー２２０は２００℃に保た
れる。Ｒｆエッチング用電極２２１へ１００ ＷのＲｆ
が６０秒間供給され、Ｒｆエッチング室２１３内でアル
ゴンの放電が生じ、基体の表面をアルゴンイオンにより
エッチングし、ＣＶＤ 堆積膜の表面層をとり除くこと
ができる。この場合のエッチング深さは酸化物相当で約
１００Åである。
【０２３４】なお、この説明では、Ｒｆエッチング室で
ＣＶＤ 堆積膜の表面エッチングを行ったが、真空中を
搬送される基体のＣＶＤ 膜の表面層は大気中の酸素等
を含んでいないため、Ｒｆエッチングを行わなくてもか
まわない。その場合、Ｒｆエッチング室２１３は、ＣＶ
Ｄ 反応室２１２とスパッタ室２１４の温度差が大きく
異なる場合、温度変化を短時間で行うための温度変更室
として機能する。
ＣＶＤ 堆積膜の表面エッチングを行ったが、真空中を
搬送される基体のＣＶＤ 膜の表面層は大気中の酸素等
を含んでいないため、Ｒｆエッチングを行わなくてもか
まわない。その場合、Ｒｆエッチング室２１３は、ＣＶ
Ｄ 反応室２１２とスパッタ室２１４の温度差が大きく
異なる場合、温度変化を短時間で行うための温度変更室
として機能する。
【０２３５】Ｒｆエッチング室２１３において、Ｒｆエ
ッチングが終了した後、アルゴンの流入を停止し、Ｒｆ
エッチング室２１３内のアルゴンを排気する。Ｒｆエッ
チング室２１３が５×１０−６Ｔｏｒｒまで排気され、
かつスパッタ室２１４が５×１０−６Ｔｏｒｒ以下に排
気された後、ゲートバルブ２１０が開く。その後、基体
がアーム２２７を用いてＲｆエッチング室２１３からス
パッタ室２１４へ移動され、ゲートバルブ２１０を閉じ
る。
ッチングが終了した後、アルゴンの流入を停止し、Ｒｆ
エッチング室２１３内のアルゴンを排気する。Ｒｆエッ
チング室２１３が５×１０−６Ｔｏｒｒまで排気され、
かつスパッタ室２１４が５×１０−６Ｔｏｒｒ以下に排
気された後、ゲートバルブ２１０が開く。その後、基体
がアーム２２７を用いてＲｆエッチング室２１３からス
パッタ室２１４へ移動され、ゲートバルブ２１０を閉じ
る。
【０２３６】基体がスパッタ室２１４に搬送されると、
Ｒｆエッチング室２１３と同様に１０−１〜１０−３Ｔ
ｏｒｒのアルゴン雰囲気中で、基体ホルダー２２３を２
５０ ℃に設定する。
Ｒｆエッチング室２１３と同様に１０−１〜１０−３Ｔ
ｏｒｒのアルゴン雰囲気中で、基体ホルダー２２３を２
５０ ℃に設定する。
【０２３７】本実施例ではＤＣ ７ｋＷのパワーでアル
ゴンの放電を行い、ターゲット材Ａｌ−Ｓｉ（０．５％
）をアルゴンイオンで削りＡｌ−Ｓｉを基体上に１００
００ Å／分の堆積速度で堆積を行う。この工程は非選
択的堆積工程である。
ゴンの放電を行い、ターゲット材Ａｌ−Ｓｉ（０．５％
）をアルゴンイオンで削りＡｌ−Ｓｉを基体上に１００
００ Å／分の堆積速度で堆積を行う。この工程は非選
択的堆積工程である。
【０２３８】これを第２Ａｌ膜堆積工程と称する。
【０２３９】基体は５０００ÅのＡｌ膜の堆積を行った
後、アルゴンの流入およびＤＣパワーの印加を停止する
。ロードロック室２１１（ ２１５） が５×１０−３
Ｔｏｒｒ以下に排気された後、ゲートバルブ２１０が開
き、基体が移動する。ゲードバルブ２１０が閉じた後、
ロードロック室２１１（ １５） にはＮ２ガスが大気
圧に達するまで流入し、ゲートバルブ２１０を通って基
体は装置の外へ移動する。
後、アルゴンの流入およびＤＣパワーの印加を停止する
。ロードロック室２１１（ ２１５） が５×１０−３
Ｔｏｒｒ以下に排気された後、ゲートバルブ２１０が開
き、基体が移動する。ゲードバルブ２１０が閉じた後、
ロードロック室２１１（ １５） にはＮ２ガスが大気
圧に達するまで流入し、ゲートバルブ２１０を通って基
体は装置の外へ移動する。
【０２４０】前記第２Ａｌ膜堆積工程の成膜条件は以下
の通りである。ターゲットとしてＡｌを用いて、圧力１
０−１〜１０−３ＴｏｒｒのＡｒ雰囲気中で５〜１０ｋ
ＷのＤＣパワーを付与して行う。このときの基体温度は
抵抗加熱により２００ ℃とする。
の通りである。ターゲットとしてＡｌを用いて、圧力１
０−１〜１０−３ＴｏｒｒのＡｒ雰囲気中で５〜１０ｋ
ＷのＤＣパワーを付与して行う。このときの基体温度は
抵抗加熱により２００ ℃とする。
【０２４１】以上の第２Ａｌ膜堆積工程によれば図２（
Ｃ） のように堆積速度１００００ Å／分でＳｉＯ２
膜２上にＡｌ膜４を形成することができる。
Ｃ） のように堆積速度１００００ Å／分でＳｉＯ２
膜２上にＡｌ膜４を形成することができる。
【０２４２】上述の方法を用いてＡｌ膜を形成した。さ
らに、同じように準備した基体を再度用いて、今度は直
接加熱により基体表面温度を２８０ ℃〜４８０ ℃に
設定し第１堆積工程によりＡｌ膜を形成した。ここで第
１堆積工程における他の成膜条件および第２堆積工程に
おける成膜条件は全て同じものとした。
らに、同じように準備した基体を再度用いて、今度は直
接加熱により基体表面温度を２８０ ℃〜４８０ ℃に
設定し第１堆積工程によりＡｌ膜を形成した。ここで第
１堆積工程における他の成膜条件および第２堆積工程に
おける成膜条件は全て同じものとした。
【０２４３】また、第１堆積工程時の基体表面温度を２
００ ℃〜２６０℃および４９０ ℃〜５５０ ℃と設
定してＡｌ膜を形成した。その結果は前出の表１および
表２と同じであった。
００ ℃〜２６０℃および４９０ ℃〜５５０ ℃と設
定してＡｌ膜を形成した。その結果は前出の表１および
表２と同じであった。
【０２４４】表１および表２から判るように、直接加熱
により基体表面温度が２６０ 〜４４０ ℃の範囲では
Ａｌが開孔内に、選択的に堆積速度３０００〜５０００
Å／分で堆積した。
により基体表面温度が２６０ 〜４４０ ℃の範囲では
Ａｌが開孔内に、選択的に堆積速度３０００〜５０００
Å／分で堆積した。
【０２４５】基体表面温度が２６０ 〜４４０ ℃の範
囲での開孔内のＡｌ膜の特性を調べてみると、炭素の含
有はなく、抵抗率２．８ 〜３．４ μΩｃｍ，反射率
９０〜９５％，１μｍ 以上のヒロック密度が０〜１０
ｃｍ−２であり、スパイク発生（０．１５μｍ 接合の
破壊確率）がほとんどない良好な特性であることが判明
した。
囲での開孔内のＡｌ膜の特性を調べてみると、炭素の含
有はなく、抵抗率２．８ 〜３．４ μΩｃｍ，反射率
９０〜９５％，１μｍ 以上のヒロック密度が０〜１０
ｃｍ−２であり、スパイク発生（０．１５μｍ 接合の
破壊確率）がほとんどない良好な特性であることが判明
した。
【０２４６】もちろんその上のスパッタリングによるＡ
ｌ膜とのコンタクトも下のＡｌ膜の表面性がよいために
良好なものとなっていた。
ｌ膜とのコンタクトも下のＡｌ膜の表面性がよいために
良好なものとなっていた。
【０２４７】これに対して基体表面温度が２００ ℃〜
２５０ ℃では、堆積速度が１０００〜１５００Å／分
と低く、スループットも７〜１０枚／Ｈと低下した。
２５０ ℃では、堆積速度が１０００〜１５００Å／分
と低く、スループットも７〜１０枚／Ｈと低下した。
【０２４８】また、基体表面温度が４４０ ℃を越える
と、反射率が６０％以下、１μｍ 以上のヒロック密度
が１０〜１０４ｃｍ−２ スパイク発生が０〜３０％と
なり、開孔内のＡｌ膜の特性は低下した。
と、反射率が６０％以下、１μｍ 以上のヒロック密度
が１０〜１０４ｃｍ−２ スパイク発生が０〜３０％と
なり、開孔内のＡｌ膜の特性は低下した。
【０２４９】次に上述した方法により以下に述べるよう
な構成の基体（サンプル）にＡｌ膜を形成した。
な構成の基体（サンプル）にＡｌ膜を形成した。
【０２５０】第１の基体表面材料としての単結晶シリコ
ンの上に、第２の基体表面材料としてのＣＶＤ 法によ
る酸化シリコン膜を形成し、フォトリソグラフィー工程
によりパターニングを行い、単結晶シリコン表面を部分
的に露出させた。
ンの上に、第２の基体表面材料としてのＣＶＤ 法によ
る酸化シリコン膜を形成し、フォトリソグラフィー工程
によりパターニングを行い、単結晶シリコン表面を部分
的に露出させた。
【０２５１】このときの熱酸化ＳｉＯ２膜の膜厚は７０
００Å、単結晶シリコンの露出部即ち開口の大きさは０
．２５μｍ ×０．２５μｍ〜１０μｍ ×１０μｍ
であった。このようにしてサンプル１−２ を準備した
。（以下このようなサンプルを“ＣＶＤ ＳｉＯ２（以
下ＳｉＯ２と略す）／単結晶シリコン”と表記すること
とする）。
００Å、単結晶シリコンの露出部即ち開口の大きさは０
．２５μｍ ×０．２５μｍ〜１０μｍ ×１０μｍ
であった。このようにしてサンプル１−２ を準備した
。（以下このようなサンプルを“ＣＶＤ ＳｉＯ２（以
下ＳｉＯ２と略す）／単結晶シリコン”と表記すること
とする）。
【０２５２】サンプル１−３ は常圧ＣＶＤ によって
成膜したボロンドープの酸化膜（以下ＢＳＧ と略す）
／単結晶シリコン、 サンプル１−４ は常圧ＣＶＤ によって成膜したリン
ドープの酸化膜（以下ＰＳＧ と略す）／単結晶シリコ
ン、サンプル１−５ は常圧ＣＶＤ によって成膜した
リンおよびボロンドープの酸化膜（以下ＢＳＰＧと略す
）／単結晶シリコン、 サンプル１−６ はプラズマＣＶＤ によって成膜した
窒化膜（以下Ｐ−ＳｉＮ と略す）／単結晶シリコン、
サンプル１−７ は熱窒化膜（以下Ｔ−ＳｉＮ と略す
）／単結晶シリコン、 サンプル１−８ は減圧ＤＣＶＤによって成膜した窒化
膜（以下ＬＰ−ＳｉＮと略す）／単結晶シリコン、サン
プル１−９ はＥＣＲ 装置によって成膜した窒化膜（
以下ＥＣＲ−ＳｉＮ と略す）／単結晶シリコンである
。さらに以下に示す第１の基体表面材料と第２の基体表
面材料の全組み合わせによりサンプル１−１１〜１−１
７９ を作成した。第１の基体表面材料として単結晶シ
リコン（単結晶Ｓｉ），多結晶シリコン（多結晶Ｓｉ）
，非晶質シリコン（非晶質Ｓｉ），タングステン（Ｗ）
，モリブデン（Ｍｏ），タンタル（Ｔａ），タングステ
ンシリサイド（ＷＳｉ），チタンシリサイド（ＴｉＳｉ
）， アルミニウム（Ａｌ），アルミニウムシリコン（
Ａｌ−Ｓｉ）， チタンアルミニウム（Ａｌ−Ｔｉ），
チタンナイトライド（Ｔｉ−Ｎ），銅（Ｃｕ），アル
ミニウムシリコン銅（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ），アルミニウ
ムパラジウム（Ａｌ−Ｐｄ），チタン（Ｔｉ），モリブ
デンシリサイド（Ｍｏ−Ｓｉ），タンタルシリサイド（
Ｔａ−Ｓｉ）を使用した。第２の基体表面材料としては
Ｔ−ＳｉＯ２，ＳｉＯ２，ＢＳＧ，ＰＳＧ，ＢＰＳＧ，
Ｐ−ＳｉＮ，Ｔ−ＳｉＮ， ＬＰ−ＳｉＮ，ＥＣＲ−Ｓ
ｉＮである。以上のような全サンプルについても良好な
Ａｌ膜を形成することができた。
成膜したボロンドープの酸化膜（以下ＢＳＧ と略す）
／単結晶シリコン、 サンプル１−４ は常圧ＣＶＤ によって成膜したリン
ドープの酸化膜（以下ＰＳＧ と略す）／単結晶シリコ
ン、サンプル１−５ は常圧ＣＶＤ によって成膜した
リンおよびボロンドープの酸化膜（以下ＢＳＰＧと略す
）／単結晶シリコン、 サンプル１−６ はプラズマＣＶＤ によって成膜した
窒化膜（以下Ｐ−ＳｉＮ と略す）／単結晶シリコン、
サンプル１−７ は熱窒化膜（以下Ｔ−ＳｉＮ と略す
）／単結晶シリコン、 サンプル１−８ は減圧ＤＣＶＤによって成膜した窒化
膜（以下ＬＰ−ＳｉＮと略す）／単結晶シリコン、サン
プル１−９ はＥＣＲ 装置によって成膜した窒化膜（
以下ＥＣＲ−ＳｉＮ と略す）／単結晶シリコンである
。さらに以下に示す第１の基体表面材料と第２の基体表
面材料の全組み合わせによりサンプル１−１１〜１−１
７９ を作成した。第１の基体表面材料として単結晶シ
リコン（単結晶Ｓｉ），多結晶シリコン（多結晶Ｓｉ）
，非晶質シリコン（非晶質Ｓｉ），タングステン（Ｗ）
，モリブデン（Ｍｏ），タンタル（Ｔａ），タングステ
ンシリサイド（ＷＳｉ），チタンシリサイド（ＴｉＳｉ
）， アルミニウム（Ａｌ），アルミニウムシリコン（
Ａｌ−Ｓｉ）， チタンアルミニウム（Ａｌ−Ｔｉ），
チタンナイトライド（Ｔｉ−Ｎ），銅（Ｃｕ），アル
ミニウムシリコン銅（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ），アルミニウ
ムパラジウム（Ａｌ−Ｐｄ），チタン（Ｔｉ），モリブ
デンシリサイド（Ｍｏ−Ｓｉ），タンタルシリサイド（
Ｔａ−Ｓｉ）を使用した。第２の基体表面材料としては
Ｔ−ＳｉＯ２，ＳｉＯ２，ＢＳＧ，ＰＳＧ，ＢＰＳＧ，
Ｐ−ＳｉＮ，Ｔ−ＳｉＮ， ＬＰ−ＳｉＮ，ＥＣＲ−Ｓ
ｉＮである。以上のような全サンプルについても良好な
Ａｌ膜を形成することができた。
【０２５３】（実施例１８）
本発明による実施例１８は実施例１７と同様に、図８に
示す装置を使用し、原料ガスとしてＤＭＡＨを用い、反
応ガスとして水素ガスを用い、ハロゲンランプ２３０に
よる基体表面の直接加熱を行うことによってアルミニウ
ム（Ａｌ） 膜を形成するものである。
示す装置を使用し、原料ガスとしてＤＭＡＨを用い、反
応ガスとして水素ガスを用い、ハロゲンランプ２３０に
よる基体表面の直接加熱を行うことによってアルミニウ
ム（Ａｌ） 膜を形成するものである。
【０２５４】基体として実施例１７と同様に０．２５μ
ｍ 角〜１００ μｍ 角の各種開孔を複数有するＳｉ
Ｏ２膜で被覆された単結晶シリコンウェハを用意した。 この基体に対して以下に述べるＣＶＤ 法による第１の
Ａｌ膜堆積工程，スパッタリング法による第２のＡｌ−
Ｓｉ膜堆積工程を行い、Ａｌ膜を形成した。
ｍ 角〜１００ μｍ 角の各種開孔を複数有するＳｉ
Ｏ２膜で被覆された単結晶シリコンウェハを用意した。 この基体に対して以下に述べるＣＶＤ 法による第１の
Ａｌ膜堆積工程，スパッタリング法による第２のＡｌ−
Ｓｉ膜堆積工程を行い、Ａｌ膜を形成した。
【０２５５】実施例１７と同様の手順で、ＤＭＡＨと水
素とをＣＶＤ 反応室２１２へ輸送して、Ａｌ堆積を行
った。
素とをＣＶＤ 反応室２１２へ輸送して、Ａｌ堆積を行
った。
【０２５６】第１Ａｌ膜形成工程の条件は、全圧力１．
５Ｔｏｒｒ，ＤＭＡＨ分圧１．５ ×１０−４Ｔｏｒｒ
， 基体表面の温度は２７０ ℃とした。
５Ｔｏｒｒ，ＤＭＡＨ分圧１．５ ×１０−４Ｔｏｒｒ
， 基体表面の温度は２７０ ℃とした。
【０２５７】以上の第１Ａｌ堆積工程によれば各種孔径
の開孔内にＡｌが堆積速度３０００〜５０００Å／分で
堆積し良好な選択性が得られた。次にこの基体をスパッ
タリング室２１４内に配してＳｉＯ２および選択堆積し
たＡｌを含む全面にＡｌ−Ｓｉを５０００Åの厚さに堆
積させた。このときの堆積速度は１００００ Å／分で
あった。
の開孔内にＡｌが堆積速度３０００〜５０００Å／分で
堆積し良好な選択性が得られた。次にこの基体をスパッ
タリング室２１４内に配してＳｉＯ２および選択堆積し
たＡｌを含む全面にＡｌ−Ｓｉを５０００Åの厚さに堆
積させた。このときの堆積速度は１００００ Å／分で
あった。
【０２５８】さらには同じ方法により、基体として実施
例１７と同じサンプル１−１１〜１−１７９を用いてＡ
ｌ膜を形成した。どのサンプルにおいても第１，第２の
堆積工程を通して良好なＡｌ膜を形成することができた
。
例１７と同じサンプル１−１１〜１−１７９を用いてＡ
ｌ膜を形成した。どのサンプルにおいても第１，第２の
堆積工程を通して良好なＡｌ膜を形成することができた
。
【０２５９】以上は基体表面温度を２７０ ℃に設定し
たものであるが、この条件を２００ ℃〜５５０ ℃ま
で１０℃毎に変えていき、Ａｌ膜を形成した。
たものであるが、この条件を２００ ℃〜５５０ ℃ま
で１０℃毎に変えていき、Ａｌ膜を形成した。
【０２６０】以上各サンプルによる第１のＡｌ堆積工程
によるＡｌ膜の特性は表１および表２に示したのと同様
の結果が得られた。
によるＡｌ膜の特性は表１および表２に示したのと同様
の結果が得られた。
【０２６１】（実施例１９）
実施例１９は実施例１７と同じ第１のＡｌ堆積工程を行
った後、第２の堆積工程としてスパッタリングによりＡ
ｌ−Ｃｕ膜を基体表面全面に形成するものである。基体
としては実施例１７で用いたものと同じ構成（サンプル
１−１）のものを用意した。
った後、第２の堆積工程としてスパッタリングによりＡ
ｌ−Ｃｕ膜を基体表面全面に形成するものである。基体
としては実施例１７で用いたものと同じ構成（サンプル
１−１）のものを用意した。
【０２６２】上記第１のＡｌ堆積工程により開孔内に選
択的にＡｌを堆積させた後、その基体をスパッタリング
室２１４内に配置した。スパッタリングの際の成膜条件
は以下の通りである。
択的にＡｌを堆積させた後、その基体をスパッタリング
室２１４内に配置した。スパッタリングの際の成膜条件
は以下の通りである。
【０２６３】ターゲットとしてＡｌ−Ｃｕ（０．５％）
を用い５×１０−３ＴｏｒｒのＡｒ雰囲気中でＤＣパワ
ーを７ｋＷとした。
を用い５×１０−３ＴｏｒｒのＡｒ雰囲気中でＤＣパワ
ーを７ｋＷとした。
【０２６４】本実施例における第２の堆積工程によれば
、Ａｌ−Ｃｕ膜は堆積速度１００００ Å／分で堆積し
、その抵抗率は３．０ 〜３．３μΩｃｍであり、耐マ
イグレーション性に優れた膜であった。
、Ａｌ−Ｃｕ膜は堆積速度１００００ Å／分で堆積し
、その抵抗率は３．０ 〜３．３μΩｃｍであり、耐マ
イグレーション性に優れた膜であった。
【０２６５】（実施例２０）
実施例２０は実施例１７と同じ第１のＡｌ堆積工程を行
った後、第２の堆積工程としてスパッタリングによりＡ
ｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜を基体表面全面に形成するものである
。基体としては実施例１９で用いたものと同じ構成（サ
ンプル１−１）のものを用意した。
った後、第２の堆積工程としてスパッタリングによりＡ
ｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜を基体表面全面に形成するものである
。基体としては実施例１９で用いたものと同じ構成（サ
ンプル１−１）のものを用意した。
【０２６６】上記第１のＡｌ堆積工程により開孔内に選
択的にＡｌを堆積させた後、その基体をスパッタリング
室２１４内に配置した。スパッタリングの際の成膜条件
は以下の通りである。ターゲットとしてＡｌ−Ｓｉ（０
．５％）−Ｃｕ（０．５％）を用い、Ａｒ雰囲気中でＤ
Ｃパワーを７ｋＷとした。
択的にＡｌを堆積させた後、その基体をスパッタリング
室２１４内に配置した。スパッタリングの際の成膜条件
は以下の通りである。ターゲットとしてＡｌ−Ｓｉ（０
．５％）−Ｃｕ（０．５％）を用い、Ａｒ雰囲気中でＤ
Ｃパワーを７ｋＷとした。
【０２６７】本実施例における第２の堆積工程によれば
、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜は堆積速度１００００Å／分で堆
積し、その抵抗率は３．０ 〜３．３ μΩｃｍであり
、耐マイグレーション性に優れた膜であった。
、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜は堆積速度１００００Å／分で堆
積し、その抵抗率は３．０ 〜３．３ μΩｃｍであり
、耐マイグレーション性に優れた膜であった。
【０２６８】（実施例２１）
実施例２１は実施例１７と同じ第１のＡｌ堆積工程を行
った後、第２の堆積工程としてスパッタリングによりＡ
ｌ−Ｔｉ膜を基体表面全面に形成するものである。基体
としては実施例１７で用いたものと同じ構成（サンプル
１−１）のものを用意した。
った後、第２の堆積工程としてスパッタリングによりＡ
ｌ−Ｔｉ膜を基体表面全面に形成するものである。基体
としては実施例１７で用いたものと同じ構成（サンプル
１−１）のものを用意した。
【０２６９】上記第１のＡｌ堆積工程により開孔内に選
択的にＡｌを堆積させた後、その基体をスパッタリング
室２１４内に配置した。
択的にＡｌを堆積させた後、その基体をスパッタリング
室２１４内に配置した。
【０２７０】スパッタリングの際の成膜条件は以下の通
りである。ターゲットとしてＡｌ−Ｔｉ（０．５％）を
用い、Ａｒ雰囲気中でスパッタリングを行ない、ＤＣパ
ワーを７ｋＷとした。
りである。ターゲットとしてＡｌ−Ｔｉ（０．５％）を
用い、Ａｒ雰囲気中でスパッタリングを行ない、ＤＣパ
ワーを７ｋＷとした。
【０２７１】本実施例における第２の堆積工程によれば
、Ａｌ−Ｔｉ膜は堆積速度１００００ Å／分で堆積し
、その抵抗率は３．０ 〜３．３μΩｃｍであり、耐マ
イグレーション性に優れた膜であった。
、Ａｌ−Ｔｉ膜は堆積速度１００００ Å／分で堆積し
、その抵抗率は３．０ 〜３．３μΩｃｍであり、耐マ
イグレーション性に優れた膜であった。
【０２７２】（実施例２２）
図５に示した金属膜連続形成装置を用いて、前記基体に
、抵抗加熱により２００ ℃〜６５０ ℃の温度条件の
下で、実施例１７と同様に成膜を行った。
、抵抗加熱により２００ ℃〜６５０ ℃の温度条件の
下で、実施例１７と同様に成膜を行った。
【０２７３】その結果、１６０ ℃〜４５０ ℃の抵抗
加熱による温度条件の下では炭素の含有がなく、抵抗率
が３μΩ・ｃｍ 程度と小さく、反射率の高い良質の膜
が得られた。 より好ましくは２６０ ℃〜４４０ ℃で堆積速度が１
００ 〜８００ Åと高いものとなり、かつ配線寿命も
長いものであった。最も好ましかったのは２７０ ℃〜
３５０ ℃であり、この範囲ではヒロック密度が極端に
小さく、アロイスパイクの発生確率も低かった。
加熱による温度条件の下では炭素の含有がなく、抵抗率
が３μΩ・ｃｍ 程度と小さく、反射率の高い良質の膜
が得られた。 より好ましくは２６０ ℃〜４４０ ℃で堆積速度が１
００ 〜８００ Åと高いものとなり、かつ配線寿命も
長いものであった。最も好ましかったのは２７０ ℃〜
３５０ ℃であり、この範囲ではヒロック密度が極端に
小さく、アロイスパイクの発生確率も低かった。
【０２７４】以上、実施例１７〜２２について説明した
が、この他に、第１の工程でＡｌを堆積させ、第２の工
程でＡｌ−Ｓｉ−Ｔｉを堆積させることも可能である。
が、この他に、第１の工程でＡｌを堆積させ、第２の工
程でＡｌ−Ｓｉ−Ｔｉを堆積させることも可能である。
【０２７５】以上説明した第１７ないし２２実施例にお
いては、基体にアルミニウムを選択的に堆積させた後、
非選択的に金属膜を堆積させる際に基体を外気にさらす
ことなく連続的に堆積処理するようにしたので、ステッ
プカバレッジ，エレクトロマイグレーション等の膜特性
が優れた金属膜を高堆積速度で形成することができると
いう効果がある。
いては、基体にアルミニウムを選択的に堆積させた後、
非選択的に金属膜を堆積させる際に基体を外気にさらす
ことなく連続的に堆積処理するようにしたので、ステッ
プカバレッジ，エレクトロマイグレーション等の膜特性
が優れた金属膜を高堆積速度で形成することができると
いう効果がある。
【０２７６】以下、上記図５（抵抗加熱）および図８（
直接加熱）に示した装置を用いて行った実施例（２３〜
２８）を示す。実施例２３〜２７はより好ましい直接加
熱方式を用いた装置（図８）を用いて行ったものであり
、実施例２７は抵抗加熱方式を用いた装置（図５）を用
いて行ったものである。 （実施例２３） まず基体の用意をする。基体としては、例えば、Ｎ型単
結晶Ｓｉウェハ上に熱酸化により、厚さ８０００ÅのＳ
ｉＯ２を形成したサンプルを用意する。これはＳｉＯ２
に０．２５μｍ ×０．２５μｍ 角〜１００ μｍ
×１００ μｍ 角の各種口径の開孔をパターニングし
、下地のＳｉ単結晶を露出させたものである。図２（Ａ
） はこの基体の一部分を示す模式図である。 ここで、１は伝導性基体としての単結晶シリコン基体、
２は絶縁膜（層）としての熱酸化シリコン膜である。こ
れをサンプル１−１ とする。ＶＨ１ およびＶＨ２
は開孔（露出部）であり、それぞれ直径が異なる。
直接加熱）に示した装置を用いて行った実施例（２３〜
２８）を示す。実施例２３〜２７はより好ましい直接加
熱方式を用いた装置（図８）を用いて行ったものであり
、実施例２７は抵抗加熱方式を用いた装置（図５）を用
いて行ったものである。 （実施例２３） まず基体の用意をする。基体としては、例えば、Ｎ型単
結晶Ｓｉウェハ上に熱酸化により、厚さ８０００ÅのＳ
ｉＯ２を形成したサンプルを用意する。これはＳｉＯ２
に０．２５μｍ ×０．２５μｍ 角〜１００ μｍ
×１００ μｍ 角の各種口径の開孔をパターニングし
、下地のＳｉ単結晶を露出させたものである。図２（Ａ
） はこの基体の一部分を示す模式図である。 ここで、１は伝導性基体としての単結晶シリコン基体、
２は絶縁膜（層）としての熱酸化シリコン膜である。こ
れをサンプル１−１ とする。ＶＨ１ およびＶＨ２
は開孔（露出部）であり、それぞれ直径が異なる。
【０２７７】基体１上へのＡｌ−Ｓｉ成膜の手順は次の
通りである。
通りである。
【０２７８】まず、基体１をロードロック室２１１に配
置する。このロードロック室２１１には前記したように
水素が導入されて水素雰囲気とされる。そして、排気系
２１６ｂにより反応室２１２内をほぼ１×１０−８Ｔｏ
ｒｒに排気する。
置する。このロードロック室２１１には前記したように
水素が導入されて水素雰囲気とされる。そして、排気系
２１６ｂにより反応室２１２内をほぼ１×１０−８Ｔｏ
ｒｒに排気する。
【０２７９】ただし反応室２１２内の真空度は１×１０
−８Ｔｏｒｒより悪くてもＡｌ−Ｓｉは成膜する。
−８Ｔｏｒｒより悪くてもＡｌ−Ｓｉは成膜する。
【０２８０】そして、不図示のガスラインからＤＭＡＨ
およびＳｉ２Ｈ６ を供給する。ＤＭＡＨラインのキャ
リアガスはＨ２を用いる。
およびＳｉ２Ｈ６ を供給する。ＤＭＡＨラインのキャ
リアガスはＨ２を用いる。
【０２８１】不図示の第２のガスラインは反応ガスとし
てのＨ２用であり、この第２のガスラインからＨ２を流
し、不図示のスローリークバルブの開度を調整して反応
室２１２内の圧力を所定の値にする。この場合の典型的
圧力は略々１．５Ｔｏｒｒ とする。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、ＤＭＡＨ分圧を略々 １．５×１０−
４Ｔｏｒｒ， Ｓｉ２Ｈ６ 分圧を２×１０−６Ｔｏｒ
ｒとする。 その後ランプを点燈しウェハを直接加熱する。このよう
にしてＡｌ−Ｓｉを堆積させる。
てのＨ２用であり、この第２のガスラインからＨ２を流
し、不図示のスローリークバルブの開度を調整して反応
室２１２内の圧力を所定の値にする。この場合の典型的
圧力は略々１．５Ｔｏｒｒ とする。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、ＤＭＡＨ分圧を略々 １．５×１０−
４Ｔｏｒｒ， Ｓｉ２Ｈ６ 分圧を２×１０−６Ｔｏｒ
ｒとする。 その後ランプを点燈しウェハを直接加熱する。このよう
にしてＡｌ−Ｓｉを堆積させる。
【０２８２】Ａｌ−Ｓｉ膜を形成する際の第２の原料ガ
スとしてのＳｉを含むガスとしては、Ｓｉ２Ｈ６，Ｓｉ
Ｈ４，Ｓｉ３Ｈ８，Ｓｉ（ＣＨ３）４，ＳｉＣｌ４，
ＳｉＨ２Ｃｌ２， ＳｉＨ３Ｃｌを用いることができる
。
スとしてのＳｉを含むガスとしては、Ｓｉ２Ｈ６，Ｓｉ
Ｈ４，Ｓｉ３Ｈ８，Ｓｉ（ＣＨ３）４，ＳｉＣｌ４，
ＳｉＨ２Ｃｌ２， ＳｉＨ３Ｃｌを用いることができる
。
【０２８３】ＤＭＡＨとＨ２およびＳｉ２Ｈ６ 等のＳ
ｉ原料ガスとを添加することにより、Ｓｉを ０．５〜
２．０ ％を含むＡｌ−Ｓｉ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 ２６０℃
〜 ４４０℃、ＤＭＡＨ分圧は反応管内圧力の１×１０
−５倍〜 １．３×１０×−３倍、Ｓｉ２Ｈ６ 分圧は
反応管内圧力の１×１０−７〜１×１０−４倍の範囲で
あり、このようにしてＡｌ−Ｓｉが堆積する。
ｉ原料ガスとを添加することにより、Ｓｉを ０．５〜
２．０ ％を含むＡｌ−Ｓｉ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 ２６０℃
〜 ４４０℃、ＤＭＡＨ分圧は反応管内圧力の１×１０
−５倍〜 １．３×１０×−３倍、Ｓｉ２Ｈ６ 分圧は
反応管内圧力の１×１０−７〜１×１０−４倍の範囲で
あり、このようにしてＡｌ−Ｓｉが堆積する。
【０２８４】所定の堆積時間が経過した後、ＤＭＡＨの
供給を一旦停止する。この過程で堆積されるＡｌ−Ｓｉ
膜の所定の堆積時間とは、Ｓｉ（単結晶シリコン基体１
）上のＡｌ−Ｓｉ膜の厚さが、ＳｉＯ２（熱酸化シリコ
ン膜２）の膜厚と等しくなるまでの時間である。
供給を一旦停止する。この過程で堆積されるＡｌ−Ｓｉ
膜の所定の堆積時間とは、Ｓｉ（単結晶シリコン基体１
）上のＡｌ−Ｓｉ膜の厚さが、ＳｉＯ２（熱酸化シリコ
ン膜２）の膜厚と等しくなるまでの時間である。
【０２８５】このときの直接加熱による基体表面の温度
は２７０ ℃とした。以上を第１堆積工程と称する。こ
こまでの工程によれば図２（Ｂ） に示すように開孔内
に選択的にＡｌ−Ｓｉ膜３が堆積する。
は２７０ ℃とした。以上を第１堆積工程と称する。こ
こまでの工程によれば図２（Ｂ） に示すように開孔内
に選択的にＡｌ−Ｓｉ膜３が堆積する。
【０２８６】上記Ａｌ−Ｓｉの堆積終了後ＣＶＤ 反応
室２１２は排気系２１６ｂにより５×１０−３Ｔｏｒｒ
以下の真空度に到達するまで排気される。同時に、Ｒｆ
エッチング室２１３は５×１０−６Ｔｏｒｒ以下に排気
されている。両室が上記真空度に到達したことを確認し
た後、ゲートバルブ２１０が開き、基体が搬送手段（ア
ーム）２２７を用いてＣＶＤ 反応室２１２からＲｆエ
ッチング室２１３へ移動され、ゲートバルブ２１０が閉
じられる。
室２１２は排気系２１６ｂにより５×１０−３Ｔｏｒｒ
以下の真空度に到達するまで排気される。同時に、Ｒｆ
エッチング室２１３は５×１０−６Ｔｏｒｒ以下に排気
されている。両室が上記真空度に到達したことを確認し
た後、ゲートバルブ２１０が開き、基体が搬送手段（ア
ーム）２２７を用いてＣＶＤ 反応室２１２からＲｆエ
ッチング室２１３へ移動され、ゲートバルブ２１０が閉
じられる。
【０２８７】基体がＲｆエッチング室２１３に搬送され
ると、排気系２１６ｄによりＲｆエッチング室２１３を
１０−６Ｔｏｒｒ以下の真空度に達するまで排気する。
ると、排気系２１６ｄによりＲｆエッチング室２１３を
１０−６Ｔｏｒｒ以下の真空度に達するまで排気する。
【０２８８】その後Ｒｆエッチング用アルゴン供給ライ
ン２２２によりアルゴンが供給されＲｆエッチング室２
１３は、１０−１〜１０−３Ｔｏｒｒのアルゴン雰囲気
に保たれる。 Ｒｆエッチング用基体ホルダー２２０は２００℃に保た
れる。Ｒｆエッチング用電極２２１へ１００ＷのＲｆが
６０秒間供給され、Ｒｆエッチング室２１３内でアルゴ
ンの放電が生じ、基体の表面をアルゴンイオンによりエ
ッチングし、ＣＶＤ 堆積膜の表面層をとり除くことが
できる。この場合のエッチング深さは酸化物相当で約１
００ Åである。
ン２２２によりアルゴンが供給されＲｆエッチング室２
１３は、１０−１〜１０−３Ｔｏｒｒのアルゴン雰囲気
に保たれる。 Ｒｆエッチング用基体ホルダー２２０は２００℃に保た
れる。Ｒｆエッチング用電極２２１へ１００ＷのＲｆが
６０秒間供給され、Ｒｆエッチング室２１３内でアルゴ
ンの放電が生じ、基体の表面をアルゴンイオンによりエ
ッチングし、ＣＶＤ 堆積膜の表面層をとり除くことが
できる。この場合のエッチング深さは酸化物相当で約１
００ Åである。
【０２８９】なお、この説明では、Ｒｆエッチング室で
ＣＶＤ 堆積膜の表面エッチングを行ったが、真空中を
搬送される基体のＣＶＤ 膜の表面層は大気中の酸素等
を含んでいないため、Ｒｆエッチングを行わなくてもか
まわない。その場合、Ｒｆエッチング室２１３は、ＣＶ
Ｄ 反応室２１２とスパッタ室２１４の温度差が大きく
異なる場合、温度変化を短時間で行うための温度変更室
として機能する。
ＣＶＤ 堆積膜の表面エッチングを行ったが、真空中を
搬送される基体のＣＶＤ 膜の表面層は大気中の酸素等
を含んでいないため、Ｒｆエッチングを行わなくてもか
まわない。その場合、Ｒｆエッチング室２１３は、ＣＶ
Ｄ 反応室２１２とスパッタ室２１４の温度差が大きく
異なる場合、温度変化を短時間で行うための温度変更室
として機能する。
【０２９０】Ｒｆエッチング室２１３において、Ｒｆエ
ッチングが終了した後、アルゴンの流入を停止し、Ｒｆ
エッチング室２１３内のアルゴンを排気する。Ｒｆエッ
チング室２１３が５×１０−６Ｔｏｒｒまで排気され、
かつスパッタ室２１４が５×１０−６Ｔｏｒｒ以下に排
気された後、ゲートバルブ２１０が開く。その後、基体
をアーム２２７を用いてＲｆエッチング室２１３からス
パッタ室２１４へ移動し、ゲートバルブ１１０を閉じる
。
ッチングが終了した後、アルゴンの流入を停止し、Ｒｆ
エッチング室２１３内のアルゴンを排気する。Ｒｆエッ
チング室２１３が５×１０−６Ｔｏｒｒまで排気され、
かつスパッタ室２１４が５×１０−６Ｔｏｒｒ以下に排
気された後、ゲートバルブ２１０が開く。その後、基体
をアーム２２７を用いてＲｆエッチング室２１３からス
パッタ室２１４へ移動し、ゲートバルブ１１０を閉じる
。
【０２９１】基体がスパッタ室２１４に搬送されると、
Ｒｆエッチング室２１３と同様に１０−１〜１０−３Ｔ
ｏｒｒのアルゴン雰囲気中で、基体ホルダー２２３を２
５０ ℃に設定する。
Ｒｆエッチング室２１３と同様に１０−１〜１０−３Ｔ
ｏｒｒのアルゴン雰囲気中で、基体ホルダー２２３を２
５０ ℃に設定する。
【０２９２】本実施例では、ＤＣ ７ｋＷのパワーでア
ルゴンの放電を行い、ターゲット材Ａｌ−Ｓｉ（０．５
％）をアルゴンイオンで削りＡｌ−Ｓｉを基体上に１０
０００ Å／分の堆積速度で堆積を行った。この工程は
非選択的堆積工程である。
ルゴンの放電を行い、ターゲット材Ａｌ−Ｓｉ（０．５
％）をアルゴンイオンで削りＡｌ−Ｓｉを基体上に１０
０００ Å／分の堆積速度で堆積を行った。この工程は
非選択的堆積工程である。
【０２９３】これを第２金属膜堆積工程と称する。
【０２９４】基体は５０００ÅのＡｌ−Ｓｉ膜の堆積を
行った後、アルゴンの流入およびＤＣパワーの印加を停
止する。 ロードロック室２１１（２１５） が５×１０−３Ｔｏ
ｒｒ以下に排気された後、ゲートバルブ２１０が開き、
基体が移動する。ゲートバルブ２１０が閉じた後、ロー
ドロック室２１１（ ２１５） にはＮ２ガスが大気圧
に達するまで流入し、ゲートバルブ２１０を通って基体
は装置の外へ移動する。
行った後、アルゴンの流入およびＤＣパワーの印加を停
止する。 ロードロック室２１１（２１５） が５×１０−３Ｔｏ
ｒｒ以下に排気された後、ゲートバルブ２１０が開き、
基体が移動する。ゲートバルブ２１０が閉じた後、ロー
ドロック室２１１（ ２１５） にはＮ２ガスが大気圧
に達するまで流入し、ゲートバルブ２１０を通って基体
は装置の外へ移動する。
【０２９５】前記第２Ａｌ膜堆積工程の成膜条件は以下
の通りである。ターゲットとしてＡｌ−Ｓｉを用いて、
圧力１０−１〜１０−３ＴｏｒｒのＡｒ雰囲気中で５〜
１０ｋＷのＤＣパワーを付与して行う。このときの基体
温度は抵抗加熱により２００ ℃とする。
の通りである。ターゲットとしてＡｌ−Ｓｉを用いて、
圧力１０−１〜１０−３ＴｏｒｒのＡｒ雰囲気中で５〜
１０ｋＷのＤＣパワーを付与して行う。このときの基体
温度は抵抗加熱により２００ ℃とする。
【０２９６】以上の第２金属膜堆積工程によれば図２（
Ｃ） のように堆積速度１００００ ÅでＳｉＯ２膜２
上にＡｌ−Ｓｉ膜４を形成することができる。
Ｃ） のように堆積速度１００００ ÅでＳｉＯ２膜２
上にＡｌ−Ｓｉ膜４を形成することができる。
【０２９７】上述した方法によりＡｌを堆積させた。
【０２９８】さらに、同じように準備した基体を再度用
いて、今度は直接加熱により基体表面温度を２８０ ℃
〜４８０ ℃に設定し第１堆積工程によりＡｌ−Ｓｉ膜
を形成した。ここで第１堆積工程における他の成膜条件
および第２堆積工程における成膜条件は全て同じものと
した。
いて、今度は直接加熱により基体表面温度を２８０ ℃
〜４８０ ℃に設定し第１堆積工程によりＡｌ−Ｓｉ膜
を形成した。ここで第１堆積工程における他の成膜条件
および第２堆積工程における成膜条件は全て同じものと
した。
【０２９９】また、第１堆積工程時の基体表面温度を２
００ ℃〜２６０℃および４９０ ℃〜５５０ ℃と設
定してＡｌ−Ｓｉ膜を形成した。その結果は前出の表１
および表２と同様であった。
００ ℃〜２６０℃および４９０ ℃〜５５０ ℃と設
定してＡｌ−Ｓｉ膜を形成した。その結果は前出の表１
および表２と同様であった。
【０３００】表１および表２から判るように、直接加熱
により基体表面温度が２６０ 〜４４０ ℃の範囲では
Ａｌが開孔内に、選択的に堆積速度３０００〜５０００
Å／分で堆積した。
により基体表面温度が２６０ 〜４４０ ℃の範囲では
Ａｌが開孔内に、選択的に堆積速度３０００〜５０００
Å／分で堆積した。
【０３０１】基体表面温度が２６０ 〜４４０ ℃の範
囲での開孔内のＡｌ膜の特性を調べてみると、炭素の含
有はなく、抵抗率２．８ 〜３．４ μΩｃｍ，反射率
９０〜９５％，１μｍ 以上のヒロック密度が０〜１０
ｃｍ−２であり、スパイク発生（０．１５μｍ 接合の
破壊確率）がほとんどない良好な特性であることが判明
した。
囲での開孔内のＡｌ膜の特性を調べてみると、炭素の含
有はなく、抵抗率２．８ 〜３．４ μΩｃｍ，反射率
９０〜９５％，１μｍ 以上のヒロック密度が０〜１０
ｃｍ−２であり、スパイク発生（０．１５μｍ 接合の
破壊確率）がほとんどない良好な特性であることが判明
した。
【０３０２】もちろんその上のスパッタリングによるＡ
ｌ−Ｓｉ膜とのコンタクトも下のＡｌ−Ｓｉ膜の表面性
がよいために良好なものとなっていた。
ｌ−Ｓｉ膜とのコンタクトも下のＡｌ−Ｓｉ膜の表面性
がよいために良好なものとなっていた。
【０３０３】これに対して基体表面温度が２００ ℃〜
２５０ ℃では、堆積速度が１０００〜１５００Å／分
と低く、スループットも７〜１０枚／Ｈと低下した。
２５０ ℃では、堆積速度が１０００〜１５００Å／分
と低く、スループットも７〜１０枚／Ｈと低下した。
【０３０４】また、基体表面温度が４４０ ℃を越える
と、反射率が６０％以下、１μｍ 以上のヒロック密度
が１０〜１０４ｃｍ−２ 、スパイク発生が０〜３０％
となり、開孔内のＡｌ−Ｓｉ膜の特性は低下した。
と、反射率が６０％以下、１μｍ 以上のヒロック密度
が１０〜１０４ｃｍ−２ 、スパイク発生が０〜３０％
となり、開孔内のＡｌ−Ｓｉ膜の特性は低下した。
【０３０５】次に上述した方法により以下に述べるよう
な構成の基体（サンプル）にＡｌ−Ｓｉ膜を形成した。
な構成の基体（サンプル）にＡｌ−Ｓｉ膜を形成した。
【０３０６】第１の基体表面材料としての単結晶シリコ
ンの上に、第２の基体表面材料としてのＣＶＤ 法によ
る酸化シリコン膜を形成し、フォトリソグラフィー工程
によりパターニングを行い、単結晶シリコン表面を部分
的に露出させた。
ンの上に、第２の基体表面材料としてのＣＶＤ 法によ
る酸化シリコン膜を形成し、フォトリソグラフィー工程
によりパターニングを行い、単結晶シリコン表面を部分
的に露出させた。
【０３０７】このときの熱酸化ＳｉＯ２膜の膜厚は７０
００Å、単結晶シリコンの露出部即ち開口の大きさは０
．２５μｍ ×０．２５μｍ〜１０μｍ ×１０μｍ
であった。このようにしてサンプル１−２ を準備した
。（以下このようなサンプルを“ＣＶＤ ＳｉＯ２（以
下ＳｉＯ２と略す）／単結晶シリコン”と表記すること
とする）。
００Å、単結晶シリコンの露出部即ち開口の大きさは０
．２５μｍ ×０．２５μｍ〜１０μｍ ×１０μｍ
であった。このようにしてサンプル１−２ を準備した
。（以下このようなサンプルを“ＣＶＤ ＳｉＯ２（以
下ＳｉＯ２と略す）／単結晶シリコン”と表記すること
とする）。
【０３０８】サンプル１−３ は常圧ＣＶＤ によって
成膜したボロンドープの酸化膜（以下ＢＳＧ と略す）
／単結晶シリコン、 サンプル１−４ は常圧ＣＶＤ によって成膜したリン
ドープの酸化膜（以下ＰＳＧ と略す）／単結晶シリコ
ン、サンプル１−５ は常圧ＣＶＤ によって成膜した
リンおよびボロンドープの酸化膜（以下ＢＳＰＧと略す
）／単結晶シリコン、 サンプル１−６ はプラズマＣＶＤ によって成膜した
窒化膜（以下Ｐ−ＳｉＮ と略す）／単結晶シリコン、
サンプル１−７ は熱窒化膜（以下Ｔ−ＳｉＮ と略す
）／単結晶シリコン、 サンプル１−８ は減圧ＤＣＶＤによって成膜した窒化
膜（以下ＬＰ−ＳｉＮと略す）／単結晶シリコン、サン
プル１−９ はＥＣＲ 装置によって成膜した窒化膜（
以下ＥＣＲ−ＳｉＮ と略す）／単結晶シリコンである
。さらに以下に示す第１の基体表面材料と第２の基体表
面材料の全組み合わせによりサンプル１−１１〜１−１
７９ を作成した。第１の基体表面材料として単結晶シ
リコン（単結晶Ｓｉ），多結晶シリコン（多結晶Ｓｉ）
，非晶質シリコン（非晶質Ｓｉ），タングステン（Ｗ）
，モリブデン（Ｍｏ），タンタル（Ｔａ），タングステ
ンシリサイド（ＷＳｉ），チタンシリサイド（ＴｉＳｉ
）， アルミニウム（Ａｌ），アルミニウムシリコン（
Ａｌ−Ｓｉ）， チタンアルミニウム（Ａｌ−Ｔｉ），
チタンナイトライド（Ｔｉ−Ｎ），銅（Ｃｕ），アル
ミニウムシリコン銅（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ），アルミニウ
ムパラジウム（Ａｌ−Ｐｄ），チタン（Ｔｉ），モリブ
デンシリサイド（Ｍｏ−Ｓｉ），タンタルシリサイド（
Ｔａ−Ｓｉ）を使用した。第２の基体表面材料としては
Ｔ−ＳｉＯ２，ＳｉＯ２，ＢＳＧ，ＰＳＧ，ＢＰＳＧ，
Ｐ−ＳｉＮ，Ｔ−ＳｉＮ， ＬＰ−ＳｉＮ，ＥＣＲ−Ｓ
ｉＮである。以上のような全サンプルについても良好な
Ａｌ膜を形成することができた。
成膜したボロンドープの酸化膜（以下ＢＳＧ と略す）
／単結晶シリコン、 サンプル１−４ は常圧ＣＶＤ によって成膜したリン
ドープの酸化膜（以下ＰＳＧ と略す）／単結晶シリコ
ン、サンプル１−５ は常圧ＣＶＤ によって成膜した
リンおよびボロンドープの酸化膜（以下ＢＳＰＧと略す
）／単結晶シリコン、 サンプル１−６ はプラズマＣＶＤ によって成膜した
窒化膜（以下Ｐ−ＳｉＮ と略す）／単結晶シリコン、
サンプル１−７ は熱窒化膜（以下Ｔ−ＳｉＮ と略す
）／単結晶シリコン、 サンプル１−８ は減圧ＤＣＶＤによって成膜した窒化
膜（以下ＬＰ−ＳｉＮと略す）／単結晶シリコン、サン
プル１−９ はＥＣＲ 装置によって成膜した窒化膜（
以下ＥＣＲ−ＳｉＮ と略す）／単結晶シリコンである
。さらに以下に示す第１の基体表面材料と第２の基体表
面材料の全組み合わせによりサンプル１−１１〜１−１
７９ を作成した。第１の基体表面材料として単結晶シ
リコン（単結晶Ｓｉ），多結晶シリコン（多結晶Ｓｉ）
，非晶質シリコン（非晶質Ｓｉ），タングステン（Ｗ）
，モリブデン（Ｍｏ），タンタル（Ｔａ），タングステ
ンシリサイド（ＷＳｉ），チタンシリサイド（ＴｉＳｉ
）， アルミニウム（Ａｌ），アルミニウムシリコン（
Ａｌ−Ｓｉ）， チタンアルミニウム（Ａｌ−Ｔｉ），
チタンナイトライド（Ｔｉ−Ｎ），銅（Ｃｕ），アル
ミニウムシリコン銅（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ），アルミニウ
ムパラジウム（Ａｌ−Ｐｄ），チタン（Ｔｉ），モリブ
デンシリサイド（Ｍｏ−Ｓｉ），タンタルシリサイド（
Ｔａ−Ｓｉ）を使用した。第２の基体表面材料としては
Ｔ−ＳｉＯ２，ＳｉＯ２，ＢＳＧ，ＰＳＧ，ＢＰＳＧ，
Ｐ−ＳｉＮ，Ｔ−ＳｉＮ， ＬＰ−ＳｉＮ，ＥＣＲ−Ｓ
ｉＮである。以上のような全サンプルについても良好な
Ａｌ膜を形成することができた。
【０３０９】（実施例２４）
本発明による実施例２４は図８に示す装置を使用し、原
料ガスとしてＤＭＡＨ，Ｓｉ２Ｈ６を用い、反応ガスと
して水素ガスを用い、ハロゲンランプ２３０による基体
表面の直接加熱を行うことによってアルミニウム・シリ
コン（Ａｌ−Ｓｉ） 膜を形成するものである。
料ガスとしてＤＭＡＨ，Ｓｉ２Ｈ６を用い、反応ガスと
して水素ガスを用い、ハロゲンランプ２３０による基体
表面の直接加熱を行うことによってアルミニウム・シリ
コン（Ａｌ−Ｓｉ） 膜を形成するものである。
【０３１０】基体として実施例２３と同様に０．２５μ
ｍ 角〜１００ μｍ 角の各種開孔を複数有するＳｉ
Ｏ２膜で被覆された単結晶シリコンウェハを用意した。 この基体に対して以下に述べるＣＶＤ 法による第１の
Ａｌ−Ｓｉ膜堆積工程，スパッタリング法による第２の
Ａｌ−Ｓｉ膜堆積工程を行い、金属膜を形成した。
ｍ 角〜１００ μｍ 角の各種開孔を複数有するＳｉ
Ｏ２膜で被覆された単結晶シリコンウェハを用意した。 この基体に対して以下に述べるＣＶＤ 法による第１の
Ａｌ−Ｓｉ膜堆積工程，スパッタリング法による第２の
Ａｌ−Ｓｉ膜堆積工程を行い、金属膜を形成した。
【０３１１】実施例２３と同様の手順で、ＤＭＡＨ，Ｓ
ｉ２Ｈ６と水素とをＣＶＤ 反応室２１２へ輸送して、
Ａｌ−Ｓｉ堆積を行った。
ｉ２Ｈ６と水素とをＣＶＤ 反応室２１２へ輸送して、
Ａｌ−Ｓｉ堆積を行った。
【０３１２】第１Ａｌ−Ｓｉ膜形成工程の条件は、全圧
力１．５ Ｔｏｒｒ，ＤＭＡＨ 分圧１．５ ×１０−
４Ｔｏｒｒ， 基体表面の温度は２７０ ℃とした。
力１．５ Ｔｏｒｒ，ＤＭＡＨ 分圧１．５ ×１０−
４Ｔｏｒｒ， 基体表面の温度は２７０ ℃とした。
【０３１３】以上の第１Ａｌ−Ｓｉ堆積工程によれば各
種孔径の開孔内にＡｌ−Ｓｉが堆積速度３０００〜５０
００Å／分で堆積し良好な選択性が得られた。次にこの
基体をスパッタリング室２１４内に配してＳｉＯ２およ
び選択堆積したＡｌ−Ｓｉを含む全面にＡｌ−Ｓｉを５
０００Åの厚さに堆積させた。このときの堆積速度は１
００００ Å／分であった。
種孔径の開孔内にＡｌ−Ｓｉが堆積速度３０００〜５０
００Å／分で堆積し良好な選択性が得られた。次にこの
基体をスパッタリング室２１４内に配してＳｉＯ２およ
び選択堆積したＡｌ−Ｓｉを含む全面にＡｌ−Ｓｉを５
０００Åの厚さに堆積させた。このときの堆積速度は１
００００ Å／分であった。
【０３１４】さらには同じ方法により、基体として実施
例１と同じサンプル１−１１〜１−１７９ を用いてＡ
ｌ−Ｓｉ膜を形成した。どのサンプルにおいても第１，
第２の堆積工程を通して良好な金属膜を形成することが
できた。
例１と同じサンプル１−１１〜１−１７９ を用いてＡ
ｌ−Ｓｉ膜を形成した。どのサンプルにおいても第１，
第２の堆積工程を通して良好な金属膜を形成することが
できた。
【０３１５】以上は基体表面温度を２７０ ℃に設定し
たものであるが、この条件を２００ ℃〜５５０ ℃ま
で１０℃毎に変えていき、金属Ａｌ膜を形成した。
たものであるが、この条件を２００ ℃〜５５０ ℃ま
で１０℃毎に変えていき、金属Ａｌ膜を形成した。
【０３１６】以上各サンプルによる第１のＡｌ−Ｓｉ堆
積工程によるＡｌ−Ｓｉ膜の特性は表１および表２に示
したのと同様の結果が得られた。
積工程によるＡｌ−Ｓｉ膜の特性は表１および表２に示
したのと同様の結果が得られた。
【０３１７】（実施例２５）
実施例２５は実施例２３と同じ第１のＡｌ−Ｓｉ堆積工
程を行った後、第２の堆積工程としてスパッタリングに
よりＡｌ−Ｃｕ膜を基体表面全面に形成するものである
。基体としては実施例１で用いたものと同じ構成（サン
プル１−１）のものを用意した。
程を行った後、第２の堆積工程としてスパッタリングに
よりＡｌ−Ｃｕ膜を基体表面全面に形成するものである
。基体としては実施例１で用いたものと同じ構成（サン
プル１−１）のものを用意した。
【０３１８】上記第１のＡｌ−Ｓｉ堆積工程により開孔
内に選択的にＡｌ−Ｓｉを堆積させた後、その基体をス
パッタリング室２１４内に配置した。スパッタリングの
際の成膜条件は以下の通りである。
内に選択的にＡｌ−Ｓｉを堆積させた後、その基体をス
パッタリング室２１４内に配置した。スパッタリングの
際の成膜条件は以下の通りである。
【０３１９】ターゲットとしてＡｌ−Ｃｕ（０．５％）
を用い５×１０−３ＴｏｒｒのＡｒ雰囲気中でＤＣパワ
ーを７ｋＷとした。
を用い５×１０−３ＴｏｒｒのＡｒ雰囲気中でＤＣパワ
ーを７ｋＷとした。
【０３２０】本実施例における第２の堆積工程によれば
、Ａｌ−Ｃｕ膜は堆積速度１００００ Å／分で堆積し
、その抵抗率は３．０ 〜３．３μΩｃｍであり、耐マ
イグレーション性に優れた膜であった。
、Ａｌ−Ｃｕ膜は堆積速度１００００ Å／分で堆積し
、その抵抗率は３．０ 〜３．３μΩｃｍであり、耐マ
イグレーション性に優れた膜であった。
【０３２１】（実施例２６）
実施例２６は実施例２３と同じ第１のＡｌ−Ｓｉ堆積工
程を行った後、第２の堆積工程としてスパッタリングに
よりＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜を基体表面全面に形成するもの
である。基体としては実施例２３で用いたものと同じ構
成（サンプル１−１）のものを用意した。
程を行った後、第２の堆積工程としてスパッタリングに
よりＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜を基体表面全面に形成するもの
である。基体としては実施例２３で用いたものと同じ構
成（サンプル１−１）のものを用意した。
【０３２２】上記第１のＡｌ−Ｓｉ堆積工程により開孔
内に選択的にＡｌ−Ｓｉを堆積させた後、その基体をス
パッタリング室２１４内に配置した。スパッタリングの
際の成膜条件は以下の通りである。ターゲットとしてＡ
ｌ−Ｓｉ（０．５％）−Ｃｕ（０．５％）を用い、Ａｒ
雰囲気中でＤＣパワーを７ｋＷとした。
内に選択的にＡｌ−Ｓｉを堆積させた後、その基体をス
パッタリング室２１４内に配置した。スパッタリングの
際の成膜条件は以下の通りである。ターゲットとしてＡ
ｌ−Ｓｉ（０．５％）−Ｃｕ（０．５％）を用い、Ａｒ
雰囲気中でＤＣパワーを７ｋＷとした。
【０３２３】本実施例における第２の堆積工程によれば
、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜は堆積速度１００００Å／分で堆
積し、その抵抗率は３．０ 〜３．３ μΩｃｍであり
、耐マイグレーション性に優れた膜であった。
、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜は堆積速度１００００Å／分で堆
積し、その抵抗率は３．０ 〜３．３ μΩｃｍであり
、耐マイグレーション性に優れた膜であった。
【０３２４】（実施例２７）
実施例２７は実施例２３と同じ第１のＡｌ−Ｓｉ堆積工
程を行った後、第２の堆積工程としてスパッタリングに
よりＡｌ−Ｔｉ膜を基体表面全面に形成するものである
。基体としては実施例２３で用いたものと同じ構成（サ
ンプル１−１）のものを用意した。
程を行った後、第２の堆積工程としてスパッタリングに
よりＡｌ−Ｔｉ膜を基体表面全面に形成するものである
。基体としては実施例２３で用いたものと同じ構成（サ
ンプル１−１）のものを用意した。
【０３２５】上記第１のＡｌ−Ｓｉ堆積工程により開孔
内に選択的にＡｌを堆積させた後、その基体をスパッタ
リング室２１４内に配置した。
内に選択的にＡｌを堆積させた後、その基体をスパッタ
リング室２１４内に配置した。
【０３２６】スパッタリングの際の成膜条件は以下の通
りである。ターゲットとしてＡｌ−Ｔｉ（０．５％）を
用い、Ａｒ雰囲気中でスパッタリングを行ない、ＤＣパ
ワーを７ｋＷとした。
りである。ターゲットとしてＡｌ−Ｔｉ（０．５％）を
用い、Ａｒ雰囲気中でスパッタリングを行ない、ＤＣパ
ワーを７ｋＷとした。
【０３２７】本実施例における第２の堆積工程によれば
、Ａｌ−Ｔｉ膜は堆積速度１００００ Å／分で堆積し
、その抵抗率は３．０ 〜３．３μΩｃｍであり、耐マ
イグレーション性に優れた膜であった。
、Ａｌ−Ｔｉ膜は堆積速度１００００ Å／分で堆積し
、その抵抗率は３．０ 〜３．３μΩｃｍであり、耐マ
イグレーション性に優れた膜であった。
【０３２８】（実施例２８）
図５に示した金属膜連続形成装置を用いて、前記基体に
、抵抗加熱により２００℃〜６５０ ℃の温度条件の下
で、実施例２３と同様に成膜を行った。
、抵抗加熱により２００℃〜６５０ ℃の温度条件の下
で、実施例２３と同様に成膜を行った。
【０３２９】その結果、１６０ ℃〜４５０ ℃の抵抗
加熱による温度条件の下では炭素の含有がなく、抵抗率
が３μΩ・ｃｍ 程度と小さく、反射率の高い良質の膜
が得られた。 より好ましくは２６０ ℃〜４４０ ℃で堆積速度が１
００ 〜８００ Å／分と高いものとなり、かつ配線寿
命も長いものであった。最も好ましかったのは２７０
℃〜３５０ ℃であり、この範囲ではヒロック密度が極
端に小さく、アロイスパイクの発生確率も低かった。
加熱による温度条件の下では炭素の含有がなく、抵抗率
が３μΩ・ｃｍ 程度と小さく、反射率の高い良質の膜
が得られた。 より好ましくは２６０ ℃〜４４０ ℃で堆積速度が１
００ 〜８００ Å／分と高いものとなり、かつ配線寿
命も長いものであった。最も好ましかったのは２７０
℃〜３５０ ℃であり、この範囲ではヒロック密度が極
端に小さく、アロイスパイクの発生確率も低かった。
【０３３０】以上、実施例２３〜２８について説明した
が、この他に、第１の工程でＡｌ−Ｓｉを堆積させ、第
２の工程でＡｌ−Ｓｉ−Ｔｉを堆積させることも可能で
ある。
が、この他に、第１の工程でＡｌ−Ｓｉを堆積させ、第
２の工程でＡｌ−Ｓｉ−Ｔｉを堆積させることも可能で
ある。
【０３３１】以上説明した本実施例２３ないし２８にお
いては、基体にアルミニウム・シリコンを選択的に堆積
させた後、非選択的に金属膜を堆積させる際に基体を外
気にさらすことなく連続的に堆積処理するようにしたの
で、ステップカバレッジ，エレクトロマイグレーション
等の膜特性が優れた金属膜を高堆積速度で形成すること
ができるという効果がある。 （実施例２９） 図９に示すガス供給系付ＣＶＤ装置を用いて、実施例１
のような実験を行った。
いては、基体にアルミニウム・シリコンを選択的に堆積
させた後、非選択的に金属膜を堆積させる際に基体を外
気にさらすことなく連続的に堆積処理するようにしたの
で、ステップカバレッジ，エレクトロマイグレーション
等の膜特性が優れた金属膜を高堆積速度で形成すること
ができるという効果がある。 （実施例２９） 図９に示すガス供給系付ＣＶＤ装置を用いて、実施例１
のような実験を行った。
【０３３２】精製筒からＣＶＤ反応室までの配管長は１
．４ｍであった。この間でのガスのリーク量は５×１０
−１０ ａｔｍ ｃｃ／ｓｅｃであった。水素の純度
は９９．９９９９５〜９９．９９９９９Ｖｏｌ．％であ
った。
．４ｍであった。この間でのガスのリーク量は５×１０
−１０ ａｔｍ ｃｃ／ｓｅｃであった。水素の純度
は９９．９９９９５〜９９．９９９９９Ｖｏｌ．％であ
った。
【０３３３】Ａｌ膜の形成されたサンプルを見てみると
、基本的には前出の表１および表２と同じであったが次
のような実験の結果、膜厚の面内分布が均一になってい
ることが判明した。
、基本的には前出の表１および表２と同じであったが次
のような実験の結果、膜厚の面内分布が均一になってい
ることが判明した。
【０３３４】５インチのＳｉウエハーをそのまま用いて
実施例１のようなサンプルを形成した。
実施例１のようなサンプルを形成した。
【０３３５】Ａｌ−ＣＶＤ法によりＡｌを開孔内に選択
的に堆積させた後、そのＡｌ膜の膜厚の最大値と最小値
とを測定し、この値（ｍｍａｘ −ｍｍｉｎ ）を平均
値（ｍａｖｅ ）で割って、膜厚分布Ｓを求めた。
的に堆積させた後、そのＡｌ膜の膜厚の最大値と最小値
とを測定し、この値（ｍｍａｘ −ｍｍｉｎ ）を平均
値（ｍａｖｅ ）で割って、膜厚分布Ｓを求めた。
【０３３６】
【数１】
【０３３７】その結果膜厚分布Ｓは２〜４％であった。
上記装置を用いずに、従来のように水素精製器をＣＶＤ
反応室より１０ｍ以上離し、ＣＶＤ装置の外部に設けた
場合のＳの値が５〜１０％であることを考えると、本例
はウエハーからの多数個取りが行われる半導体デバイス
においてより効果が大きいものと考えられる。
反応室より１０ｍ以上離し、ＣＶＤ装置の外部に設けた
場合のＳの値が５〜１０％であることを考えると、本例
はウエハーからの多数個取りが行われる半導体デバイス
においてより効果が大きいものと考えられる。
【０３３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明においては
、基体にアルミニウムを選択的に堆積させる際に基体を
直接加熱するようにしたので、膜特性が優れた金属膜を
高堆積速度で形成することができるという効果がある。
、基体にアルミニウムを選択的に堆積させる際に基体を
直接加熱するようにしたので、膜特性が優れた金属膜を
高堆積速度で形成することができるという効果がある。
【０３３９】さらに、本発明においては、基体にアルミ
ニウムを選択的に堆積させた後、非選択的に金属膜を堆
積させる際に基体を外気にさらすことなく連続的に堆積
処理するようにしたので、ステップカバレッジ，エレク
トロマイグレーション等の膜特性が優れた金属膜を高堆
積速度で形成することができるという効果がある。
ニウムを選択的に堆積させた後、非選択的に金属膜を堆
積させる際に基体を外気にさらすことなく連続的に堆積
処理するようにしたので、ステップカバレッジ，エレク
トロマイグレーション等の膜特性が優れた金属膜を高堆
積速度で形成することができるという効果がある。
【０３４０】さらに、本発明においては、基体にアルミ
ニウム・シリコンを選択的に堆積させた後、非選択的に
金属膜を堆積させる際に基体を外気にさらすことなく連
続的に堆積処理するようにしたので、ステップカバレッ
ジ，エレクトロマイグレーション等の膜特性が優れた金
属膜を高堆積速度で形成することができるという効果が
ある。
ニウム・シリコンを選択的に堆積させた後、非選択的に
金属膜を堆積させる際に基体を外気にさらすことなく連
続的に堆積処理するようにしたので、ステップカバレッ
ジ，エレクトロマイグレーション等の膜特性が優れた金
属膜を高堆積速度で形成することができるという効果が
ある。
【図１】本発明を実施するに好適な金属膜連続形成装置
の一例を示す模式図である。
の一例を示す模式図である。
【図２】本発明による金属膜形成法を説明するための模
式図である。
式図である。
【図３】アルミニウムの選択堆積の様子を示す模式図で
ある。
ある。
【図４】本発明を比較するに好適な金属膜形成装置の一
例を示す模式図である。
例を示す模式図である。
【図５】本発明を実施するに好適な金属膜連続形成装置
の一例を工程順に整列して示した模式図である。
の一例を工程順に整列して示した模式図である。
【図６】その概略平面構成図である。
【図７】基体の移動順序を矢印で付加した同概略平面構
成図である。
成図である。
【図８】本発明を実施するに好適な金属膜連続形成装置
の他の例を示す模式図である。
の他の例を示す模式図である。
【図９】本発明に好適に用いられるＣＶＤ装置を示す模
式図である。
式図である。
１ 基体
２ 絶縁膜（層）
３ アルミニウム膜
４ 金属膜
１０１ 反応室
１０２ ランプ
１０３ 反射鏡
１０４ 混合器
１０５ バブラー
１０６ ガス導入孔
１０７ 排気系
１０８ 排気孔
１０９ 基体
１１０ 基体ホルダー
１１１，１１１Ａ ガス供給ライン
１１２ ガス導入ライン
１１３ 排気ライン
２１０ ゲートバルブ
２１１，２１５ ロードロック室
２１２ ＣＶＤ 反応室
２１３ Ｒｆエッチング室
２１４ スパッタリング室
２１６ａ，２１６ｂ，２１６ｃ，２１６ｄ，２１６ｅ
排気系２１７ 抵抗加熱体 ２１８ ＣＶＤ 用基体ホルダ ２１９ ＣＶＤ 用ガス導入ライン２２０ Ｒ
ｆエッチング用基体ホルダ２２１ Ｒｆエッチング
用電極 ２２２ Ｒｆエッチング用Ａｒ供給ライン２２３
スパッタリング用基体ホルダ２２４ スパッタ
リング用ターゲット電極２２４ａ スパッタリング用
ターゲット材２２５ スパッタリング用Ａｒ供給ラ
イン２２６ 搬送室 ２２７ アーム（搬送手段） ２３０ ランプ（直接加熱源） ２３１ ツメ ３０１ ＣＶＤ反応室 ３０４ 混合器 ３０５ バブラー ３０７ 排気系 ３２０ 冷却器 ３２１ 水素精製器 ３２３ 予備加熱器 ３３０ 精製筒
排気系２１７ 抵抗加熱体 ２１８ ＣＶＤ 用基体ホルダ ２１９ ＣＶＤ 用ガス導入ライン２２０ Ｒ
ｆエッチング用基体ホルダ２２１ Ｒｆエッチング
用電極 ２２２ Ｒｆエッチング用Ａｒ供給ライン２２３
スパッタリング用基体ホルダ２２４ スパッタ
リング用ターゲット電極２２４ａ スパッタリング用
ターゲット材２２５ スパッタリング用Ａｒ供給ラ
イン２２６ 搬送室 ２２７ アーム（搬送手段） ２３０ ランプ（直接加熱源） ２３１ ツメ ３０１ ＣＶＤ反応室 ３０４ 混合器 ３０５ バブラー ３０７ 排気系 ３２０ 冷却器 ３２１ 水素精製器 ３２３ 予備加熱器 ３３０ 精製筒
Claims (21)
- 【請求項１】 膜形成用の空間に基体を配する工程と
、アルキルアルミニウムハイドライドのガスと水素ガス
とを前記空間に導入する工程と、前記基体を直接加熱し
、前記基体の表面にアルミニウムを主成分とする金属膜
を形成する工程とを含むことを特徴とする金属膜形成法
。 - 【請求項２】 前記直接加熱はランプを用いて行うこ
とを特徴とする請求項１に記載の金属膜形成法。 - 【請求項３】 前記直接加熱により前記基体の表面温
度を２６０℃以上４４０℃以下とすることを特徴とする
請求項１に記載の金属膜形成法。 - 【請求項４】 前記金属膜はアルミニウム単結晶であ
ることを特徴とする請求項１に記載の金属膜形成法。 - 【請求項５】 前記アルキルアルミニウムハイドライ
ドは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に記載の金属膜形成法。 - 【請求項６】 膜形成用の空間に基体を配する工程と
、アルキルアルミニウムハイドライドのガスと修飾原子
を含むガスと水素ガスとを前記空間に導入する工程と、
前記基体を直接加熱し、前記基体の表面にアルミニウム
を主成分とし修飾原子を含む金属膜を形成する工程とを
含むことを特徴とする金属膜形成法。 - 【請求項７】 前記直接加熱はランプを用いて行うこ
とを特徴とする請求項６に記載の金属膜形成法。 - 【請求項８】 前記直接加熱により前記基体の表面温
度を２６０℃以上４４０℃以下とすることを特徴とする
請求項６に記載の金属膜形成法。 - 【請求項９】 前記アルキルアルミニウムハイドライ
ドは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６に記載の金属膜形成法。 - 【請求項１０】 前記修飾原子はＳｉ，Ｔｉ，Ｃｕよ
り選択される少なくとも１種の原子であることを特徴と
する請求項６に記載の金属膜形成法。 - 【請求項１１】 半導体および／または導電体が部分
的に絶縁層から露出した露出部が表面に形成されている
基体を第１の成膜室に配置する工程と、前記第１の成膜
室にアルキルアルミニウムハイドライドと水素ガスとを
導入する工程と、前記基体を加熱維持して前記露出部に
選択的にアルミニウムを主成分とする金属膜を堆積させ
る工程と、外気を連続的に遮断可能に前記第１の成膜室
と隣接して設けられた第２の成膜室に前記基体を外気遮
断下に移動配置して前記基体上に気相法により金属膜を
形成する工程と、を有することを特徴とする金属膜形成
法。 - 【請求項１２】 前記基体の加熱がランプによる直接
加熱であることを特徴とする請求項１１に記載の金属膜
形成法。 - 【請求項１３】 前記基体の加熱により基体の表面温
度を２６０℃以上４４０℃以下とすることを特徴とする
請求項１に記載の金属膜形成法。 - 【請求項１４】 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１１に記載の金属膜形成法。 - 【請求項１５】 前記アルミニウムを主成分とする金
属膜はアルミニウム単結晶であることを特徴とする請求
項１１に記載の金属膜形成法。 - 【請求項１６】 半導体および／または導電体が部分
的に絶縁層から露出した露出部が表面に形成されている
基体を第１の成膜室に配置する工程と、前記第１の成膜
室にアルキルアルミニウムハイドライドと修飾原子を含
むガスと水素ガスとを導入する工程と、前記基体を加熱
維持して前記露出部に選択的にアルミニウムを主成分と
する金属膜を堆積させる工程と、外気を連続的に遮断可
能に前記第１の成膜室と隣接して設けられた第２の成膜
室に前記基体を外気遮断下に移動配置して前記基体上に
気相法により金属膜を形成する工程と、を有することを
特徴とする金属膜形成法。 - 【請求項１７】 前記基体の加熱がランプによる直接
加熱であることを特徴とする請求項１６に記載の金属膜
形成法。 - 【請求項１８】 前記基体の加熱により基体の表面温
度を２６０℃以上４４０℃以下とすることを特徴とする
請求項１６に記載の金属膜形成法。 - 【請求項１９】 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１６に記載の金属膜形成法。 - 【請求項２０】 前記修飾原子とはＳｉ，Ｔｉ，Ｃｕ
より選択される少なくとも１種の原子であることを特徴
とする請求項１６に記載の金属膜形成法。 - 【請求項２１】 膜形成用の反応室内に基体を配し、
原料ガスと水素ガスとを前記反応室内に導入し、前記基
体上に膜を形成する気相化学反応装置において、前記装
置外部に設けられた水素ガス収容器から前記反応室に至
るガス供給系の途中に水素精製器を接続し、前記気相化
学反応装置は、前記水素精製器を内部に有することを特
徴とする気相化学反応装置。
Applications Claiming Priority (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2-36194 | 1990-02-19 | ||
| JP2-36196 | 1990-02-19 | ||
| JP3619690 | 1990-02-19 | ||
| JP3619790 | 1990-02-19 | ||
| JP2-36197 | 1990-02-19 | ||
| JP2-36195 | 1990-02-19 | ||
| JP3619490 | 1990-02-19 | ||
| JP3619590 | 1990-02-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04214868A true JPH04214868A (ja) | 1992-08-05 |
| JP3029679B2 JP3029679B2 (ja) | 2000-04-04 |
Family
ID=
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7025831B1 (en) * | 1995-12-21 | 2006-04-11 | Fsi International, Inc. | Apparatus for surface conditioning |
| KR100809240B1 (ko) * | 2001-07-20 | 2008-02-29 | 웨이퍼마스터스, 인코퍼레이티드 | 섬광 어닐 |
| JP2012227503A (ja) * | 2010-08-18 | 2012-11-15 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 成膜装置及び成膜方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7025831B1 (en) * | 1995-12-21 | 2006-04-11 | Fsi International, Inc. | Apparatus for surface conditioning |
| KR100809240B1 (ko) * | 2001-07-20 | 2008-02-29 | 웨이퍼마스터스, 인코퍼레이티드 | 섬광 어닐 |
| JP2012227503A (ja) * | 2010-08-18 | 2012-11-15 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 成膜装置及び成膜方法 |
| JP2016106435A (ja) * | 2010-08-18 | 2016-06-16 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | トランジスタの作製方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1036860C (zh) | 1997-12-31 |
| EP0448223A3 (en) | 1992-02-19 |
| MY104628A (en) | 1994-04-30 |
| DE69120446D1 (de) | 1996-08-01 |
| US6258174B1 (en) | 2001-07-10 |
| DE69120446T2 (de) | 1996-11-14 |
| EP0448223B1 (en) | 1996-06-26 |
| EP0448223A2 (en) | 1991-09-25 |
| CN1061445A (zh) | 1992-05-27 |
| KR920000113A (ko) | 1992-01-10 |
| ATE139866T1 (de) | 1996-07-15 |
| KR940006669B1 (ko) | 1994-07-25 |
| US5151305A (en) | 1992-09-29 |
| US5330633A (en) | 1994-07-19 |
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