JPH0513598A - 堆積膜形成法 - Google Patents
堆積膜形成法Info
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- JPH0513598A JPH0513598A JP3165883A JP16588391A JPH0513598A JP H0513598 A JPH0513598 A JP H0513598A JP 3165883 A JP3165883 A JP 3165883A JP 16588391 A JP16588391 A JP 16588391A JP H0513598 A JPH0513598 A JP H0513598A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ステップカバレッジに優れた良質の配線とな
る導電性堆積膜を形成する。 【構成】 電子供与性の表面90と非電子供与性91の表面
とを備えた基体に電子供与性の表面を水素原子で終端さ
せるための化学的表面処理を施した後、堆積膜形成用の
空間に基体を配し加熱する工程と、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堆積膜形成用の空
間に導入して電子供与性の表面にのみアルミニウムを主
成分とする膜92を堆積する第１の堆積工程と、水素ガス
を不活性ガスにかえ、堆積したアルミニウムを主成分と
する膜および非電子供与性の表面の全面にアルミニウム
を主成分とする膜を堆積する第２の堆積工程とを有す
る。
る導電性堆積膜を形成する。 【構成】 電子供与性の表面90と非電子供与性91の表面
とを備えた基体に電子供与性の表面を水素原子で終端さ
せるための化学的表面処理を施した後、堆積膜形成用の
空間に基体を配し加熱する工程と、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堆積膜形成用の空
間に導入して電子供与性の表面にのみアルミニウムを主
成分とする膜92を堆積する第１の堆積工程と、水素ガス
を不活性ガスにかえ、堆積したアルミニウムを主成分と
する膜および非電子供与性の表面の全面にアルミニウム
を主成分とする膜を堆積する第２の堆積工程とを有す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】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
Al堆積膜の形成法に関するものである。
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
Al堆積膜の形成法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
積回路において、電極や配線には主にアルミニウム(Al)
もしくは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。
積回路において、電極や配線には主にアルミニウム(Al)
もしくは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
されるようになってきたため、従来のAl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。集積度の増加による寸法微細化に伴って、LSI 等の
表面は酸化，拡散，薄膜堆積，エッチングなどにより凹
凸が激しくなっている。例えば電極や配線金属は段差の
ある面上へ断線なく堆積されたり、径が微小でかつ深い
ビアホール中へ堆積されなければならない。4Mbit DRAM
（ダイナミックラム）や16MbitのMRAMなどで、Al等の金
属を堆積しなければならないビアホールのアスペクト比
（ビアホール深さ÷ビアホール直径）は1.0 以上であ
り、ビアホール直径自体も１μm 以下となる。従って、
アスペクト比の大きいビアホールにもAlを堆積できる技
術が必要とされる。
大し、配線の微細化や多層配線化などが近年特に必要と
されるようになってきたため、従来のAl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。集積度の増加による寸法微細化に伴って、LSI 等の
表面は酸化，拡散，薄膜堆積，エッチングなどにより凹
凸が激しくなっている。例えば電極や配線金属は段差の
ある面上へ断線なく堆積されたり、径が微小でかつ深い
ビアホール中へ堆積されなければならない。4Mbit DRAM
（ダイナミックラム）や16MbitのMRAMなどで、Al等の金
属を堆積しなければならないビアホールのアスペクト比
（ビアホール深さ÷ビアホール直径）は1.0 以上であ
り、ビアホール直径自体も１μm 以下となる。従って、
アスペクト比の大きいビアホールにもAlを堆積できる技
術が必要とされる。
【０００４】しかもビアホール内を埋めると共に絶縁膜
上にも配線を行うためのAl等を堆積しなければならず、
しかもこの堆積膜は極めて良質なものでなくてはならな
い。
上にも配線を行うためのAl等を堆積しなければならず、
しかもこの堆積膜は極めて良質なものでなくてはならな
い。
【０００５】最近では、Al膜を形成する技術としてジメ
チルアルミニウムハイドライド(DMAH)を用いたCVD 法
が、本発明者等により提案されている。
チルアルミニウムハイドライド(DMAH)を用いたCVD 法
が、本発明者等により提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この方法は半導体製造
技術における今後の超微細加工技術として有効なもので
あるが、半導体デバイスの製造歩留りを上げ、低価格化
を達成し、商業的成功を収めるにはまだまだ改善の余地
が残されている。
技術における今後の超微細加工技術として有効なもので
あるが、半導体デバイスの製造歩留りを上げ、低価格化
を達成し、商業的成功を収めるにはまだまだ改善の余地
が残されている。
【０００７】本発明の目的は、ステップカバレッジに優
れた良質の配線となる導電性堆積膜の形成方法を提供す
ることにある。
れた良質の配線となる導電性堆積膜の形成方法を提供す
ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明は電子供与性の表面と非電子供与性の表
面とを備えた基体に該電子供与性の表面を水素原子で終
端させる為の化学的表面処理を施した後、堆積膜形成用
の空間に該基体を配し加熱する工程と、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該堆積膜形成
用の空間に導入して前記電子供与性の表面にのみアルミ
ニウムまたはアルミニウムを主成分とする膜を堆積する
第１の堆積工程と、前記水素ガスを不活性ガスにかえ、
前記堆積したアルミニウムまたはアルミニウムを主成分
とする膜および前記非電子供与性の表面の全面にアルミ
ニウムまたはアルミニウムを主成分とする膜を堆積する
第２の堆積工程とを有することを特徴とする。
ために、本発明は電子供与性の表面と非電子供与性の表
面とを備えた基体に該電子供与性の表面を水素原子で終
端させる為の化学的表面処理を施した後、堆積膜形成用
の空間に該基体を配し加熱する工程と、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該堆積膜形成
用の空間に導入して前記電子供与性の表面にのみアルミ
ニウムまたはアルミニウムを主成分とする膜を堆積する
第１の堆積工程と、前記水素ガスを不活性ガスにかえ、
前記堆積したアルミニウムまたはアルミニウムを主成分
とする膜および前記非電子供与性の表面の全面にアルミ
ニウムまたはアルミニウムを主成分とする膜を堆積する
第２の堆積工程とを有することを特徴とする。
【０００９】
【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。
て概説する。
【００１０】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，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。
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，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。
【００１１】例えば、最も単純なアルキル基であるCH3
基，C2H5基またはiC4H9 基とＡｌ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
基，C2H5基またはiC4H9 基とＡｌ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
【００１２】
【化１】
【００１３】からＡｌ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、Ａｌ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、商業レベルの超LSI プロセスに用いることが難し
いものであった。
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、Ａｌ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、商業レベルの超LSI プロセスに用いることが難し
いものであった。
【００１４】以上詳述したように、有機金属の化学的性
質が金属元素に付く有機置換基の種類・組み合わせによ
り大きく変わるという一般的性質により、有機金属を用
いたCVD 法では、その堆積膜形成条件の設定が複雑なも
のとなる。
質が金属元素に付く有機置換基の種類・組み合わせによ
り大きく変わるという一般的性質により、有機金属を用
いたCVD 法では、その堆積膜形成条件の設定が複雑なも
のとなる。
【００１５】しかも、これを例えば4Mbit 以上のDRAMの
ような高集積回路に適用させるとすると、膜形成条件設
定が少し変化しただけで全く使用不可能な堆積膜（配
線）となってしまう。
ような高集積回路に適用させるとすると、膜形成条件設
定が少し変化しただけで全く使用不可能な堆積膜（配
線）となってしまう。
【００１６】従って、極めて良質の堆積膜を形成し得る
ことは言うまでもないが、その膜形成条件についても装
置が複雑となるような極めて限られたものではなく、比
較的汎用性のある範囲をとり得るような堆積膜形成法で
なければならない。
ことは言うまでもないが、その膜形成条件についても装
置が複雑となるような極めて限られたものではなく、比
較的汎用性のある範囲をとり得るような堆積膜形成法で
なければならない。
【００１７】そこで、本発明者等は高集積回路に適用し
得る水準を越える条件を見い出すことを目標に多くの有
機金属を準備し、また、反応ガス，キャリアガス，基板
温度，ガスの反応状態等を変えた数多くの実験を行い検
討した。
得る水準を越える条件を見い出すことを目標に多くの有
機金属を準備し、また、反応ガス，キャリアガス，基板
温度，ガスの反応状態等を変えた数多くの実験を行い検
討した。
【００１８】その結果、汎用性の高い膜形成条件を提供
できるパラメータとして、アルキルアルミニウムハイド
ライドを原料ガスとして使用することに着目した。そし
て、さらに検討を重ねた結果、高集積回路に適用し得る
好適な膜形成条件は以下の通りであることを見い出し
た。
できるパラメータとして、アルキルアルミニウムハイド
ライドを原料ガスとして使用することに着目した。そし
て、さらに検討を重ねた結果、高集積回路に適用し得る
好適な膜形成条件は以下の通りであることを見い出し
た。
【００１９】原料ガスとしてアルキルアルミハイドライ
ド，反応ガスとしてH2，基体として電子供与性の表面
(A) と非電子供与性の表面(B) とを有する基体，基体温
度として電子供与性表面(A) の温度が、アルキルアルミ
ハイドライドの分解温度以上かつ450 ℃以下。このよう
な膜形成原料によれば、まず第１にビアホールへ表面平
坦性および緻密性に優れたAlを堆積させることができ
る。
ド，反応ガスとしてH2，基体として電子供与性の表面
(A) と非電子供与性の表面(B) とを有する基体，基体温
度として電子供与性表面(A) の温度が、アルキルアルミ
ハイドライドの分解温度以上かつ450 ℃以下。このよう
な膜形成原料によれば、まず第１にビアホールへ表面平
坦性および緻密性に優れたAlを堆積させることができ
る。
【００２０】本発明におけるアルキルアルミニウムハイ
ドライドとしてのジメチルアルミニウムハイドライド(D
MAH)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Al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。例えばDMAHを用い光CVD に
よりAl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〜10μΩ・cm とバルク値(2.7μΩ・cm)よ
り大きく、膜質の劣るものであった。
ドライドとしてのジメチルアルミニウムハイドライド(D
MAH)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Al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。例えばDMAHを用い光CVD に
よりAl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〜10μΩ・cm とバルク値(2.7μΩ・cm)よ
り大きく、膜質の劣るものであった。
【００２１】これに対して本発明においては、導電性堆
積膜として良質のＡｌあるいはAl-Si 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。
積膜として良質のＡｌあるいはAl-Si 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。
【００２２】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(DMAH)
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(DMAH)
【００２３】
【化２】
【００２４】またはモノメチルアルミニウムハイドライ
ド(MMAH2)
ド(MMAH2)
【００２５】
【化３】
【００２６】と、かつ反応ガスとしてH2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Al膜を形成
する。あるいは、ジメチルアルミニウムハイドライド(D
MAH)またはモノメチルアルミニウムハイドライド(MMA
H2) と原料ガスとしてのSiを含むガスを使用し，かつ反
応ガスとしてH2を使用し、これらの混合ガスによる気相
成長によって基体上にAl-Si 膜を形成する。
らの混合ガスによる気相成長により基体上にAl膜を形成
する。あるいは、ジメチルアルミニウムハイドライド(D
MAH)またはモノメチルアルミニウムハイドライド(MMA
H2) と原料ガスとしてのSiを含むガスを使用し，かつ反
応ガスとしてH2を使用し、これらの混合ガスによる気相
成長によって基体上にAl-Si 膜を形成する。
【００２７】本発明の適用可能な基体は、Alの堆積する
表面を形成するための第１の基体表面材料と、Alの堆積
しない表面を形成するための第２の基体表面材料とを有
するものである。そして、第１の基体表面材料として
は、電子供与性を有する材料を用いる。
表面を形成するための第１の基体表面材料と、Alの堆積
しない表面を形成するための第２の基体表面材料とを有
するものである。そして、第１の基体表面材料として
は、電子供与性を有する材料を用いる。
【００２８】この電子供与性について以下詳細に説明す
る。
る。
【００２９】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。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に薄い酸化膜が存
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。
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。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に薄い酸化膜が存
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。
【００３０】具体的には、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、III 族元素としての
Ga,In,Al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、あるいは金属，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，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，アルミ
ニウムシリコン，チタンアルミニウム，チタンナイトラ
イド，銅，アルミニウムシリコン銅，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
サイド等を含むものである。
コン，非晶質シリコン等の半導体、III 族元素としての
Ga,In,Al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、あるいは金属，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，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，アルミ
ニウムシリコン，チタンアルミニウム，チタンナイトラ
イド，銅，アルミニウムシリコン銅，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
サイド等を含むものである。
【００３１】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、すなわち非電子供与
性材料としては、熱酸化，CVD ，スパッタリング法等に
よる酸化シリコン，BSG,PSG,BPSG等のガラスまたは酸化
膜、熱窒化膜, プラズマCVD,減圧CVD,ECR-CVD 法等によ
るシリコン窒化膜等である。
に堆積しない表面を形成する材料、すなわち非電子供与
性材料としては、熱酸化，CVD ，スパッタリング法等に
よる酸化シリコン，BSG,PSG,BPSG等のガラスまたは酸化
膜、熱窒化膜, プラズマCVD,減圧CVD,ECR-CVD 法等によ
るシリコン窒化膜等である。
【００３２】このような構成の基体に対して、Alは原料
ガスとH2との反応系において単純な熱反応のみで堆積す
る。例えばDMAHとH2との反応系における熱反応は基本的
に、基体温度160 ℃〜450 ℃の範囲で
ガスとH2との反応系において単純な熱反応のみで堆積す
る。例えばDMAHとH2との反応系における熱反応は基本的
に、基体温度160 ℃〜450 ℃の範囲で
【００３３】
【化４】
【００３４】の反応により、電子供与性材料を有する表
面上のみにAlもしくは、Siを含むガスを付加した場合に
はAl-Si が堆積することを見い出している。
面上のみにAlもしくは、Siを含むガスを付加した場合に
はAl-Si が堆積することを見い出している。
【００３５】純Al堆積時には、DMAHとH2を、Al-Si 堆積
時にはDMAHとSi2H6 とH2を用いる。
時にはDMAHとSi2H6 とH2を用いる。
【００３６】図２(a) 〜(e) は、DMAHとH2もしくはDMAH
とSi2H6 とH2を用いた場合の選択成長の様子を示す模式
図である。
とSi2H6 とH2を用いた場合の選択成長の様子を示す模式
図である。
【００３７】図２(a) はAlもしくはAl-Si 堆積膜形成前
の、基体の断面を模式的に示す図である。90は電子供与
性材料からなる基板で例えばSiウェハである。91は非電
子供与性材料からなる薄膜で例えば、熱酸化SiO2膜やBS
G 膜である。
の、基体の断面を模式的に示す図である。90は電子供与
性材料からなる基板で例えばSiウェハである。91は非電
子供与性材料からなる薄膜で例えば、熱酸化SiO2膜やBS
G 膜である。
【００３８】本基体は堆積の前工程として化学的処理を
行ない表面は水素原子基で終端させている。
行ない表面は水素原子基で終端させている。
【００３９】原料ガスとしてのDMAH，Si2H6 および反応
ガスとしてH2を含んだ混合基体がDMAHの分解温度以上か
つ450 ℃以下の温度範囲内に加熱された基体90上に供給
されると、基体90上にAl-Si が析出し、図２(b) に示す
ようにAl-Si の連続膜92が形成される。
ガスとしてH2を含んだ混合基体がDMAHの分解温度以上か
つ450 ℃以下の温度範囲内に加熱された基体90上に供給
されると、基体90上にAl-Si が析出し、図２(b) に示す
ようにAl-Si の連続膜92が形成される。
【００４０】Al-Si の堆積を続けると、図２(c) の状態
を経て、図２(d) に示すように、Al-Si 膜は薄膜91の最
上部のレベルにまで成長する。さらに成長させると、図
２(e) に示すように、Al-Si 膜は横方向にはほとんど成
長することなしに、5000Åにまで成長可能である。これ
は、DMAHとH2もしくはDMAHとH2とSi2H6 を用いた堆積膜
の最も特徴的な点であり、如何に良質の膜を良好な選択
性の下に形成可能であるかが理解できよう。
を経て、図２(d) に示すように、Al-Si 膜は薄膜91の最
上部のレベルにまで成長する。さらに成長させると、図
２(e) に示すように、Al-Si 膜は横方向にはほとんど成
長することなしに、5000Åにまで成長可能である。これ
は、DMAHとH2もしくはDMAHとH2とSi2H6 を用いた堆積膜
の最も特徴的な点であり、如何に良質の膜を良好な選択
性の下に形成可能であるかが理解できよう。
【００４１】そしてオージュ電子分光法や光電子分光法
よる分析の結果、この膜には炭素や酸素のような不純物
の混入が認められない。
よる分析の結果、この膜には炭素や酸素のような不純物
の混入が認められない。
【００４２】このようにして形成された堆積膜の抵抗率
は、膜厚 400Åでは室温で2.7 〜3.0 μΩ・cm とAlバル
クの抵抗率とほぼ等しく、連続かつ平坦な膜となる。ま
た、膜厚１μm であっても、その抵抗率はやはり室温で
略々2.7 〜3.0 μΩ・cm 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。
は、膜厚 400Åでは室温で2.7 〜3.0 μΩ・cm とAlバル
クの抵抗率とほぼ等しく、連続かつ平坦な膜となる。ま
た、膜厚１μm であっても、その抵抗率はやはり室温で
略々2.7 〜3.0 μΩ・cm 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。
【００４３】超LSI における多層配線工程においては、
図２(d) のようにビアホールを選択的に高品質Alもしく
はAl-Si で埋め込む技術は必須である。さらに図２(d)
のように選択的に堆積した後、同一反応容器内で図２
(f) のように、電子供与性材料であるAlもしくはAl-Si
上および非電子供与性材料である、例えば熱酸化SiO2膜
やCVD BSG 膜上にAlもしくはAl−Siが堆積できれば、段
差部での配線切れ等の生じない信頼性の高い多層配線工
程を実現することができる。
図２(d) のようにビアホールを選択的に高品質Alもしく
はAl-Si で埋め込む技術は必須である。さらに図２(d)
のように選択的に堆積した後、同一反応容器内で図２
(f) のように、電子供与性材料であるAlもしくはAl-Si
上および非電子供与性材料である、例えば熱酸化SiO2膜
やCVD BSG 膜上にAlもしくはAl−Siが堆積できれば、段
差部での配線切れ等の生じない信頼性の高い多層配線工
程を実現することができる。
【００４４】以上詳述したようにアルキルアルミニウム
ハイドライドとH2を用いてアルキルアルミニウムハイド
ライドの分解温度以上かつ450 ℃以下の電子供与性表面
への選択成長においてはAl膜の選択性が極めて優れてい
るばかりに、薄膜91上へのAl膜の形成には工夫が必要と
なる。
ハイドライドとH2を用いてアルキルアルミニウムハイド
ライドの分解温度以上かつ450 ℃以下の電子供与性表面
への選択成長においてはAl膜の選択性が極めて優れてい
るばかりに、薄膜91上へのAl膜の形成には工夫が必要と
なる。
【００４５】そこでこの点に鑑み、非電子供与性の表面
にAlを堆積する方法として、キャリアガスとして不活性
ガスを用いる方法を見い出した。
にAlを堆積する方法として、キャリアガスとして不活性
ガスを用いる方法を見い出した。
【００４６】すなわち、まずH2キャリアガスとDMAHを用
いた熱CVD 法でビアホールのみに選択的に堆積し、ビア
ホールを埋め込んだ後、不活性ガスとDMAHを用いた熱CV
D 法で非電子供与性の表面上にもAl膜を形成する。
いた熱CVD 法でビアホールのみに選択的に堆積し、ビア
ホールを埋め込んだ後、不活性ガスとDMAHを用いた熱CV
D 法で非電子供与性の表面上にもAl膜を形成する。
【００４７】もちろん、このような方法を用いれば、ス
パッタ法との組み合せにおける以下の点、すなわちCVD
工程の後、別のスパッタ装置にウェハを移送する際に、
どうしても大気中にウェハをさらすので、選択的に成長
したＡｌ膜と非選択的に成膜したＡｌ膜の界面に酸素な
どを含んだ高抵抗層が形成され、接触抵抗の増大を引き
起こし低抵抗配線を実現することが困難であるという点
を改善できることはいうまでもない。
パッタ法との組み合せにおける以下の点、すなわちCVD
工程の後、別のスパッタ装置にウェハを移送する際に、
どうしても大気中にウェハをさらすので、選択的に成長
したＡｌ膜と非選択的に成膜したＡｌ膜の界面に酸素な
どを含んだ高抵抗層が形成され、接触抵抗の増大を引き
起こし低抵抗配線を実現することが困難であるという点
を改善できることはいうまでもない。
【００４８】また、本発明者らは、すでにプラズマ等を
用いて非電子供与性基体表面上にAl膜を堆積させる技術
を発明しているが、本発明ではプラズマ発生用の電極や
電源を用いることがないので、非常に単純な装置構成で
実現可能である。
用いて非電子供与性基体表面上にAl膜を堆積させる技術
を発明しているが、本発明ではプラズマ発生用の電極や
電源を用いることがないので、非常に単純な装置構成で
実現可能である。
【００４９】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。
【００５０】図３は、本発明の適用可能な堆積膜形成装
置の一例を示す模式図である。
置の一例を示す模式図である。
【００５１】ここで、１はAl-Si 膜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。そし
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。
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。そし
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。
【００５２】ガスの供給系は以下のように構成されてい
る。
る。
【００５３】５はガスの混合器であり、第１の原料ガス
と第２の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は第１の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。
と第２の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は第１の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。
【００５４】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。キャリガスには、H2またはN2またはArを用いる。
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。キャリガスには、H2またはN2またはArを用いる。
【００５５】排気系は以下のように構成される。
【００５６】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。
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。
【００５７】基体１の搬送系は以下のように構成され
る。
る。
【００５８】10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11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。
体を収容可能な基体搬送室であり、バルブ11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。
【００５９】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。
送する時のみ開かれる。
【００６０】図３に示すように、第１の原料ガスを生成
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DMAH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DMAHを生成し、これを混合器５に輸送する。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。
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DMAH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DMAHを生成し、これを混合器５に輸送する。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。
【００６１】第１の原料ガスとしては、 MMAH2でもよい
が、蒸気圧が室温で１〜２Torrとなるのに十分なDMAHが
最も好ましい。また、DMAHと MMAH2を混合させて用いて
もよい。
が、蒸気圧が室温で１〜２Torrとなるのに十分なDMAHが
最も好ましい。また、DMAHと MMAH2を混合させて用いて
もよい。
【００６２】また、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,SiH4, Si3H
8, Si(CH3)4, SiCl4, SiH2Cl2, SiH3Cl を用いることが
できる。とりわけ、200 〜300 ℃の低温で分解し易いSi
2H6 が最も望ましい。
ガスとしてのSiを含むガスとしては、Si2H6,SiH4, Si3H
8, Si(CH3)4, SiCl4, SiH2Cl2, SiH3Cl を用いることが
できる。とりわけ、200 〜300 ℃の低温で分解し易いSi
2H6 が最も望ましい。
【００６３】Alを堆積する場合はDMAHとH2を、Al-Si を
堆積する場合は、DMAH,Si2H6およびH2を含んだ混合気体
がDMAHの分解温度以上かつ450 ℃以下の温度範囲内に加
熱された基体１上に供給されると、基体１上にAl-Si が
析出し、図２(b) に示すように電子供与性基体表面上の
みにAlもしくはAl-Si の連続膜が形成される。
堆積する場合は、DMAH,Si2H6およびH2を含んだ混合気体
がDMAHの分解温度以上かつ450 ℃以下の温度範囲内に加
熱された基体１上に供給されると、基体１上にAl-Si が
析出し、図２(b) に示すように電子供与性基体表面上の
みにAlもしくはAl-Si の連続膜が形成される。
【００６４】上記条件でAlもしくはAl-Si の堆積を続け
ると、図２(c) の状態を経て、図２(d) に示すように、
AlもしくはAl-Si 膜は薄膜91の最上部のレベルにまで成
長する。選択堆積した膜は単結晶である。ここまでの堆
積工程を第１の工程とする。ここで、キャリアガスをAr
もしくはN2などの不活性ガスにかえて、引き続きDMAHと
Si2H6 を供給し続けて図２(f) のような形状にAlもしく
はAl-Si の堆積を行う。この工程を第２の堆積工程とす
る。
ると、図２(c) の状態を経て、図２(d) に示すように、
AlもしくはAl-Si 膜は薄膜91の最上部のレベルにまで成
長する。選択堆積した膜は単結晶である。ここまでの堆
積工程を第１の工程とする。ここで、キャリアガスをAr
もしくはN2などの不活性ガスにかえて、引き続きDMAHと
Si2H6 を供給し続けて図２(f) のような形状にAlもしく
はAl-Si の堆積を行う。この工程を第２の堆積工程とす
る。
【００６５】第１の工程の基体温度としては、Al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、反応
容器内圧力が10-3〜760Torr,DMAH分圧が反応容器内圧力
の1.5 ×10-5〜1.3 ×10-3倍のとき堆積速度は100 Å／
分〜800 Å／分と非常に大きく、超LSI 用Al-Si 堆積技
術として十分大きい堆積速度が得られる。
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、反応
容器内圧力が10-3〜760Torr,DMAH分圧が反応容器内圧力
の1.5 ×10-5〜1.3 ×10-3倍のとき堆積速度は100 Å／
分〜800 Å／分と非常に大きく、超LSI 用Al-Si 堆積技
術として十分大きい堆積速度が得られる。
【００６６】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Ａｌ−Ｓｉ膜は配向性も強
く、かつ４５０ ℃，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Al-Si 膜にはヒロック，ス
パイクの発生もない良質のAl-Si膜となる。また、この
ようなAl-Si 膜はエレクトロマイグレーション耐性に優
れている。
であり、この条件で堆積したＡｌ−Ｓｉ膜は配向性も強
く、かつ４５０ ℃，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Al-Si 膜にはヒロック，ス
パイクの発生もない良質のAl-Si膜となる。また、この
ようなAl-Si 膜はエレクトロマイグレーション耐性に優
れている。
【００６７】第２の工程の基体温度としては、後に述べ
るように300 ℃以上が好ましく、DMAH分圧は全圧の２×
10-3倍以上が好ましい。ただし、基体温度が500 ℃をこ
えることは、膜質上好ましくない。
るように300 ℃以上が好ましく、DMAH分圧は全圧の２×
10-3倍以上が好ましい。ただし、基体温度が500 ℃をこ
えることは、膜質上好ましくない。
【００６８】このようにキャリアガスをDMAHに対して反
応性のあるH2から、ArもしくはN2のようにDMAHと反応し
ないキャリアガスに切り換えるだけで、選択成長から非
選択成長へ切り換わる理由について考察する。
応性のあるH2から、ArもしくはN2のようにDMAHと反応し
ないキャリアガスに切り換えるだけで、選択成長から非
選択成長へ切り換わる理由について考察する。
【００６９】まず、Si基体上の選択成長について考え
る。
る。
【００７０】選択成長は、所望の膜が形成される反応が
基体表面で生ずるか否かで決定される。
基体表面で生ずるか否かで決定される。
【００７１】従来、選択成長が起こるか否かの差は、基
体表面での吸着点の差で説明づけられていた。吸着点の
差で堆積の選択性が生ずる場合、例えば、成長時間を長
くしたり、堆積温度が長くなると堆積の選択性が損われ
てくる。
体表面での吸着点の差で説明づけられていた。吸着点の
差で堆積の選択性が生ずる場合、例えば、成長時間を長
くしたり、堆積温度が長くなると堆積の選択性が損われ
てくる。
【００７２】従来の選択成長の例として、SiやＷがSi基
体表面上に成長し、一方SiO2上へ堆積しない報告があ
る。
体表面上に成長し、一方SiO2上へ堆積しない報告があ
る。
【００７３】しかし、これら選択成長の例では、成長時
間が長くなったり、堆積温度が長くなると、SiO2上にSi
やＷの核が生成してしまい堆積の選択性が損われること
が知られている。
間が長くなったり、堆積温度が長くなると、SiO2上にSi
やＷの核が生成してしまい堆積の選択性が損われること
が知られている。
【００７４】選択成長を、超LSI プロセスへ応用するた
めには、堆積膜の膜質が良好であることは勿論のこと、
選択性が良好でなければならない。すなわち、堆積させ
たくない表面上へは核等の生成も生じるものであっては
ならない。
めには、堆積膜の膜質が良好であることは勿論のこと、
選択性が良好でなければならない。すなわち、堆積させ
たくない表面上へは核等の生成も生じるものであっては
ならない。
【００７５】H2とDMAHを用いたAl堆積では、電子供与性
基体表面上へ堆積するが、非電子供与性基体上へはAlの
核の生成がなく、選択性は良好である。
基体表面上へ堆積するが、非電子供与性基体上へはAlの
核の生成がなく、選択性は良好である。
【００７６】Al堆積反応は、全体として前述した(1) 式
で表わせる。(1) 式のみでは、選択成長が生ずるか否か
は予想しにくいものである。本発明で非常に良好な選択
性があるのは(1) 式の反応をミクロに考察することで、
理解できる。
で表わせる。(1) 式のみでは、選択成長が生ずるか否か
は予想しにくいものである。本発明で非常に良好な選択
性があるのは(1) 式の反応をミクロに考察することで、
理解できる。
【００７７】単結晶Si基体上で以下の実施例で述べる様
に単結晶Alが堆積することも理解できる。(1) 式の反応
を単結晶Si基体上のAl堆積について説明する。
に単結晶Alが堆積することも理解できる。(1) 式の反応
を単結晶Si基体上のAl堆積について説明する。
【００７８】一般に、アンモニア系による洗浄や、硫酸
系薬品を用いた処理をおこない最終的には、希フッ酸溶
液に浸し、その後、純水で洗浄する。この様な洗浄工程
においては、Si表面は、図１(A) に示すようにＨ原子で
ターミネートされた状態になっている。
系薬品を用いた処理をおこない最終的には、希フッ酸溶
液に浸し、その後、純水で洗浄する。この様な洗浄工程
においては、Si表面は、図１(A) に示すようにＨ原子で
ターミネートされた状態になっている。
【００７９】一方、SiO2の表面では、SiやＯの結合手は
クローズしており、Ｈ原子等でターミネートされていな
い。
クローズしており、Ｈ原子等でターミネートされていな
い。
【００８０】Si-Hは、Siの電気陰性度の方が小さいので
電子移動により
電子移動により
【００８１】
【化５】
【００８２】のように電気二重層を形成している。堆積
空間内で基体を加熱し、DMAHとH2を供給するとH2はSi表
面上で解離し、Ｈ原子となりSi表面で未結合Siにターミ
ネートする。
空間内で基体を加熱し、DMAHとH2を供給するとH2はSi表
面上で解離し、Ｈ原子となりSi表面で未結合Siにターミ
ネートする。
【００８３】ここで需要な点はH2分子でなく、Si表面に
Ｈ原子がターミネートされていることである。
Ｈ原子がターミネートされていることである。
【００８４】DMAHは室温では二量体構造といわれている
が加熱されて基体上では、一量体となって吸着する。図
１(A) の様にCH3 基を基体表面側にして吸着する。
が加熱されて基体上では、一量体となって吸着する。図
１(A) の様にCH3 基を基体表面側にして吸着する。
【００８５】自由電子の存在する表面では、自由電子の
存在によりAl-CH3結合は、弱められると言われている。
また、CH3 基は元来Ｈ原子と活性化エネルギー零でＨ原
子と反応し、図１(B) の反応（以下メタン化反応と称す
る）によりCH4 を生ずることが化学の分野で知られてい
る。Si表面のターミネートＨ原子は、
存在によりAl-CH3結合は、弱められると言われている。
また、CH3 基は元来Ｈ原子と活性化エネルギー零でＨ原
子と反応し、図１(B) の反応（以下メタン化反応と称す
る）によりCH4 を生ずることが化学の分野で知られてい
る。Si表面のターミネートＨ原子は、
【００８６】
【化６】
【００８７】になっているため電子親和力の小さいＣＨ
3 基とはより反応しやすい。
3 基とはより反応しやすい。
【００８８】有機金属化学の分野では、有機金属の分解
や、有機金属を触媒として用いる反応について多くの研
究があり、公知ではあったが、有機金属中の金属原子を
所望の基体上に析出させる点について言及はされていな
い。上述の反応は、自由電子が存在し、かつ、基体表面
上のターミネート状態を遺伝的に持続させる点に着目し
ているものであって、従来の有機金属の分解や反応と根
本的に異なるものである。
や、有機金属を触媒として用いる反応について多くの研
究があり、公知ではあったが、有機金属中の金属原子を
所望の基体上に析出させる点について言及はされていな
い。上述の反応は、自由電子が存在し、かつ、基体表面
上のターミネート状態を遺伝的に持続させる点に着目し
ているものであって、従来の有機金属の分解や反応と根
本的に異なるものである。
【００８９】次に、キャリアガスをArやN2などのDMAHと
反応しないガスを用いた場合を考える。この時、堆積し
た膜は、やはりＣを含まないAlであった。反応ガスとな
るべきH2あるいは自由電子の存在しないSiO2上でも反応
が生じ膜堆積が生じたことを考えると、不活性ガスをキ
ャリアに用いた場合の反応はDMAH分子自身の純粋な熱分
解によるものと考えるのが最も妥当である。
反応しないガスを用いた場合を考える。この時、堆積し
た膜は、やはりＣを含まないAlであった。反応ガスとな
るべきH2あるいは自由電子の存在しないSiO2上でも反応
が生じ膜堆積が生じたことを考えると、不活性ガスをキ
ャリアに用いた場合の反応はDMAH分子自身の純粋な熱分
解によるものと考えるのが最も妥当である。
【００９０】DMAH自身の熱分解を考えると、二量体DMAH
の最も空間的に隣接する基同志が生成物を作ると考える
とDMAH分子の熱分解の基本式は、以下の(2) 式のように
考えられる。
の最も空間的に隣接する基同志が生成物を作ると考える
とDMAH分子の熱分解の基本式は、以下の(2) 式のように
考えられる。
【００９１】
【化７】
【００９２】(2) 式において注目すべき点は、H2ガスを
生成している点である。H2キャリアの場合は雰囲気にH2
が大量に存在するため、(2) 式が生じにくくなるので、
(1)式の反応でAlが選択的に堆積する。
生成している点である。H2キャリアの場合は雰囲気にH2
が大量に存在するため、(2) 式が生じにくくなるので、
(1)式の反応でAlが選択的に堆積する。
【００９３】(1) 式の反応式においてもH2が生成物とし
てあるように思えるが、図１に示したようにH2キャリア
を用いた場合は、H2分子が生成しているのではなく、Al
-Hという形で表面をターミネートしている。すなわち、
H2分子そのものを生成するのではないので、H2キャリア
の場合(1) 式が生じても矛盾はない。
てあるように思えるが、図１に示したようにH2キャリア
を用いた場合は、H2分子が生成しているのではなく、Al
-Hという形で表面をターミネートしている。すなわち、
H2分子そのものを生成するのではないので、H2キャリア
の場合(1) 式が生じても矛盾はない。
【００９４】実施例(1) （Ar,N2 キャリアによるSi,SiO
2 上への堆積） 図３の装置を用いて、キャリアガスにArもしくはN2を用
いて種々の基板上にAlを堆積した。
2 上への堆積） 図３の装置を用いて、キャリアガスにArもしくはN2を用
いて種々の基板上にAlを堆積した。
【００９５】用いた基板は、抵抗率がそれぞれ0.01Ω・c
m ，0.05Ω・cm ，0.1 Ω・cm ，0.5Ω・cm ，１Ω・cm ，
５Ω/cm ，10Ω・cm のｐ形およびｎ形Si基板である。面
方位は、(100),(110),(111) のSi基板を用いた。また、
熱酸化によるSiO2の形成されたSi基板を用いた。
m ，0.05Ω・cm ，0.1 Ω・cm ，0.5Ω・cm ，１Ω・cm ，
５Ω/cm ，10Ω・cm のｐ形およびｎ形Si基板である。面
方位は、(100),(110),(111) のSi基板を用いた。また、
熱酸化によるSiO2の形成されたSi基板を用いた。
【００９６】また、Si基板上にCVD 法による酸化シリコ
ン膜，ボロンドープ酸化シリコン膜(BSG) ，リンドープ
酸化シリコン膜(PSG) ，リンおよびボロンドープ酸化シ
リコン膜(BPSG)，プラズマCVD 法で形成した窒化シリコ
ン膜(p-SiN) を形成した基体を用意した。
ン膜，ボロンドープ酸化シリコン膜(BSG) ，リンドープ
酸化シリコン膜(PSG) ，リンおよびボロンドープ酸化シ
リコン膜(BPSG)，プラズマCVD 法で形成した窒化シリコ
ン膜(p-SiN) を形成した基体を用意した。
【００９７】堆積手順は、以下の通りである。
【００９８】まず、堆積室２を真空に排気する。真空度
はほぼ１×10-8Torrである。ただし反応管２内の真空度
は１×10-8Torrより悪くてもAlは成膜する。
はほぼ１×10-8Torrである。ただし反応管２内の真空度
は１×10-8Torrより悪くてもAlは成膜する。
【００９９】前述した基体を洗浄した後、搬送室10を大
気圧に解放し基体を搬送室に装填する。基体をウェハホ
ルダー３に装着した後、ゲートバルブ13を閉じ、反応室
２の真空度が略々１×10-8Torrになるまで排気する。
気圧に解放し基体を搬送室に装填する。基体をウェハホ
ルダー３に装着した後、ゲートバルブ13を閉じ、反応室
２の真空度が略々１×10-8Torrになるまで排気する。
【０１００】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ArまたはN2を用
いた。第２のガスラインもArまたはN2である。
供給する。DMAHラインのキャリアガスはArまたはN2を用
いた。第２のガスラインもArまたはN2である。
【０１０１】第２ガスラインからArもしくはN2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。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、DM
AHラインよりDMAHを反応管内へ導入する。DMAHを反応管
２に導入するとAlが堆積する。
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。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、DM
AHラインよりDMAHを反応管内へ導入する。DMAHを反応管
２に導入するとAlが堆積する。
【０１０２】表１に堆積条件および堆積結果を示す。
【０１０３】堆積圧力は1,1.5,2,5Torr 、基体温度は20
0 ℃，220 ℃，240 ℃，260 ℃，280 ℃，300 ℃，320
℃，340 ℃，360 ℃，380 ℃である。DMAH分圧は、全圧
の５×10-4，１×10-3，２×10-3，５×10-3，１×1
0-2，２×10-2，５×10-2倍である。堆積時間は10分と
した。これらの組合せについて前述した各種基体上に堆
積をおこなった。
0 ℃，220 ℃，240 ℃，260 ℃，280 ℃，300 ℃，320
℃，340 ℃，360 ℃，380 ℃である。DMAH分圧は、全圧
の５×10-4，１×10-3，２×10-3，５×10-3，１×1
0-2，２×10-2，５×10-2倍である。堆積時間は10分と
した。これらの組合せについて前述した各種基体上に堆
積をおこなった。
【０１０４】Si基板の場合、全ての条件において膜堆積
がおこなわれた。一方、Si以外の基体上においては、温
度，DMAH分圧が低い時には、核の生成もなく、膜堆積も
生じない。しかし、温度もしくは、DMAH分圧を大きくす
ると基体表面上に核が生成され、表１中にＡまたはＢで
示される条件下では連続膜として堆積した。
がおこなわれた。一方、Si以外の基体上においては、温
度，DMAH分圧が低い時には、核の生成もなく、膜堆積も
生じない。しかし、温度もしくは、DMAH分圧を大きくす
ると基体表面上に核が生成され、表１中にＡまたはＢで
示される条件下では連続膜として堆積した。
【０１０５】表１中Ａで示される条件下で堆積した膜組
成をESCA，オージェ電子分光で調べたところ、Ｏ，Ｃは
検出限界ほぼ0.1 ％以下であった。また、Ａで示される
条件下で堆積したAl膜の抵抗率はほぼ３Ω・cm であっ
た。
成をESCA，オージェ電子分光で調べたところ、Ｏ，Ｃは
検出限界ほぼ0.1 ％以下であった。また、Ａで示される
条件下で堆積したAl膜の抵抗率はほぼ３Ω・cm であっ
た。
【０１０６】
【表１】
【０１０７】実施例(2)
Siウエハ上に熱酸化SiO2を形成し、SiO2に開口部をあ
け、Si表面の露出したウエハを準備した。上記基体上に
以下の手順でAl堆積を行った。
け、Si表面の露出したウエハを準備した。上記基体上に
以下の手順でAl堆積を行った。
【０１０８】
第１の堆積 キャリアガス H2
基体温度 270 ℃
全圧 1.5Torr
DMAH分圧 1.6 ×10-3Torr
第２の堆積 キャリアガス Ar
基体温度 340 ℃
全圧 1.5Torr
DMAH分圧 ２×10-2Torr
第１および第２の堆積は連続しておこなった。次に基体
の製作法について述べる。
の製作法について述べる。
【０１０９】Si基体を水素燃焼方式(H2:41/M,O2:21/M)
により1000℃の温度で熱酸化を行なった。
により1000℃の温度で熱酸化を行なった。
【０１１０】膜厚は7000ű500 Åであり、屈折率は1.
46であった。このSi基体全面にホトレジストを塗布し、
露光機により所望のパターンを焼きつける。パターンは
0.25μm ×0.25μm 〜100 μm ×100 μm の各種の孔が
開孔する様なものである。ホトレジストを現像後反応性
イオンエッチング(RIE) 等でホトレジストをマスクとし
て下地のSiO2をエッチングし、部分的に基体Siを露出さ
せた。このようにして0.25μm ×0.25μm 〜100 μm ×
100 μm の各種の大きさのSiO2の孔を有する試料を用意
した。
46であった。このSi基体全面にホトレジストを塗布し、
露光機により所望のパターンを焼きつける。パターンは
0.25μm ×0.25μm 〜100 μm ×100 μm の各種の孔が
開孔する様なものである。ホトレジストを現像後反応性
イオンエッチング(RIE) 等でホトレジストをマスクとし
て下地のSiO2をエッチングし、部分的に基体Siを露出さ
せた。このようにして0.25μm ×0.25μm 〜100 μm ×
100 μm の各種の大きさのSiO2の孔を有する試料を用意
した。
【０１１１】上記手順において、第１の堆積工程でSi表
面の露出部分のみにSiO2と同じ厚さでAlが選択的に堆積
した。この膜は、単結晶であった。さらに、第２の堆積
工程で、SiO2表面上および第１の堆積工程で堆積したAl
膜の両方にほぼ同一速度でAlが堆積した。
面の露出部分のみにSiO2と同じ厚さでAlが選択的に堆積
した。この膜は、単結晶であった。さらに、第２の堆積
工程で、SiO2表面上および第１の堆積工程で堆積したAl
膜の両方にほぼ同一速度でAlが堆積した。
【０１１２】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、極
微細でアスペクト比の大きなビアホール内へのAlまたは
Al-Si の堆積ができ、さらに連続してAlまたはAl-Si の
非選択堆積ができるので、微細なAlまたはAl-Si 配線が
可能であり、従って高集積回路の超微細加工技術として
有効であり、その製造歩留りを一層向上させることがで
きる。
微細でアスペクト比の大きなビアホール内へのAlまたは
Al-Si の堆積ができ、さらに連続してAlまたはAl-Si の
非選択堆積ができるので、微細なAlまたはAl-Si 配線が
可能であり、従って高集積回路の超微細加工技術として
有効であり、その製造歩留りを一層向上させることがで
きる。
【図１】図１はAl選択成長の機構を説明する図である。
【図２】図２はAlの選択成長の様子を示す模式図であ
る。
る。
【図３】図３は本発明の適用可能な堆積形式装置の一例
を示す模式図である。
を示す模式図である。
90 基体
91 非電子供与性材料からなる薄膜
92 Al-Si 薄膜
Claims (13)
- 【請求項１】 電子供与性の表面と非電子供与性の表面
とを備えた基体に該電子供与性の表面を水素原子で終端
させる為の化学的表面処理を施した後、堆積膜形成用の
空間に該基体を配し加熱する工程と、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該堆積膜形成用
の空間に導入して前記電子供与性の表面にのみアルミニ
ウムまたはアルミニウムを主成分とする膜を堆積する第
１の堆積工程と、前記水素ガスを不活性ガスにかえ、前
記堆積したアルミニウムまたはアルミニウムを主成分と
する膜および前記非電子供与性の表面の全面にアルミニ
ウムまたはアルミニウムを主成分とする膜を堆積する第
２の堆積工程とを有することを特徴とする堆積膜形成
法。 - 【請求項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。 - 【請求項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。 - 【請求項４】 前期化学的表面処理はアンモニアと過酸
化水素水とによる洗浄工程を含む請求項１に記載の堆積
膜形成法。 - 【請求項５】 前期化学的表面処理は硫酸と過酸化水素
水とによる洗浄工程を含む請求項１に記載の堆積膜形成
法。 - 【請求項６】 前期化学的表面処理はフッ酸による洗浄
工程を含む請求項１に記載の堆積膜形成法。 - 【請求項７】 前記化学的表面処理は、水による洗浄工
程を更に含む請求項６に記載の堆積膜形成法。 - 【請求項８】 前記第１の堆積工程における前記基体の
温度が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 ℃以下であることを特徴とする請求項
１ないし７のいずれかに記載の堆積膜形成法。 - 【請求項９】 前記基体の温度が270 ℃以上かつ350 ℃
以下であることを特徴とする請求項８に記載の堆積膜形
成法。 - 【請求項１０】 前記第１の堆積工程における前記アル
キルアルミニウムハイドライドの分圧が前記堆積膜形成
用空間の全圧の1.5 ×10-5〜1.3 ×10-3であることを特
徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の堆積膜形
成法。 - 【請求項１１】 前記第２の堆積工程における前記基体
の温度が300 ℃以上かつ500 ℃以下であることを特徴と
する請求項１ないし10のいずれかに記載の堆積膜形成
法。 - 【請求項１２】 前記第２の堆積工程における前記アル
キルアルミニウムハイドライドの分圧が前記堆積膜形成
用空間の全圧の２×10-3以上であることを特徴とする請
求項１ないし11のいずれかに記載の堆積膜形成法。 - 【請求項１３】 前記アルミニウムを主成分とする膜が
シリコンを含有するアルミニウム膜であることを特徴と
する請求項１ないし12のいずれかに記載の堆積膜形成
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16588391A JP3176088B2 (ja) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | 堆積膜形成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16588391A JP3176088B2 (ja) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | 堆積膜形成法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0513598A true JPH0513598A (ja) | 1993-01-22 |
| JP3176088B2 JP3176088B2 (ja) | 2001-06-11 |
Family
ID=15820791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16588391A Expired - Fee Related JP3176088B2 (ja) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | 堆積膜形成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3176088B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06295904A (ja) * | 1993-01-29 | 1994-10-21 | Nec Corp | 配線の形成方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101567466B1 (ko) * | 2014-02-24 | 2015-11-11 | 태용엔지니어링(주) | 접이식 박스 제조용 시트의 개별 공급 장치 |
-
1991
- 1991-07-05 JP JP16588391A patent/JP3176088B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06295904A (ja) * | 1993-01-29 | 1994-10-21 | Nec Corp | 配線の形成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3176088B2 (ja) | 2001-06-11 |
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