JPH06264243A - ＡｌＣｕ合金金属膜 - Google Patents
ＡｌＣｕ合金金属膜Info
- Publication number
- JPH06264243A JPH06264243A JP5599593A JP5599593A JPH06264243A JP H06264243 A JPH06264243 A JP H06264243A JP 5599593 A JP5599593 A JP 5599593A JP 5599593 A JP5599593 A JP 5599593A JP H06264243 A JPH06264243 A JP H06264243A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- alcu alloy
- grains
- film
- wiring metal
- alloy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＥＭ耐性および耐腐食性等の良好なＡｌＣｕ
合金金属膜を提供する。 【構成】 ＤＭＡＨとＣｐＣｕＴＥＰとの混合ガスが基
板表面に流されることにより、各配線金属膜１３、１５
は各絶縁膜１２、１４上に化学気相成長する。この際、
ＣＶＤ反応炉内に導かれるＣｐＣｕＴＥＰガスは、各配
線金属膜１３、１５が０．５〜１．２ｗｔ％の濃度にＣ
ｕを含むＡｌ金属によって構成されるよう、ＤＭＡＨガ
スとの混合比が制御される。このようなＡｌＣｕ合金に
よって各配線金属膜１３、１５が形成されると、結晶粒
界にはＡｌ2 Ｃｕ粒がほとんど析出せず、また、結晶粒
内にはＡｌ2 Ｃｕ粒が適度に析出するようになる。
合金金属膜を提供する。 【構成】 ＤＭＡＨとＣｐＣｕＴＥＰとの混合ガスが基
板表面に流されることにより、各配線金属膜１３、１５
は各絶縁膜１２、１４上に化学気相成長する。この際、
ＣＶＤ反応炉内に導かれるＣｐＣｕＴＥＰガスは、各配
線金属膜１３、１５が０．５〜１．２ｗｔ％の濃度にＣ
ｕを含むＡｌ金属によって構成されるよう、ＤＭＡＨガ
スとの混合比が制御される。このようなＡｌＣｕ合金に
よって各配線金属膜１３、１５が形成されると、結晶粒
界にはＡｌ2 Ｃｕ粒がほとんど析出せず、また、結晶粒
内にはＡｌ2 Ｃｕ粒が適度に析出するようになる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＡｌＣｕ（アルミニウム
銅）合金からなるＡｌＣｕ合金金属膜に関するものであ
る。
銅）合金からなるＡｌＣｕ合金金属膜に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】この種のＡｌＣｕ合金は、半導体装置の
多層配線構造において、多層に積み重ねられる各配線金
属を形成する材料に用いられる。このようなＡｌＣｕ合
金からなる配線金属は耐エレクトロマイグレーション特
性が良く、配線材料に多用されている。
多層配線構造において、多層に積み重ねられる各配線金
属を形成する材料に用いられる。このようなＡｌＣｕ合
金からなる配線金属は耐エレクトロマイグレーション特
性が良く、配線材料に多用されている。
【０００３】従来、このようなＡｌＣｕ合金金属膜を形
成とする技術としては、スパッタ法や、例えば、特開平
２−１７０４１９号公報に開示されたものがある。同公
報においては、ジメチルアルミニウムハイドライド（Ｄ
ＭＡＨ）とシクロペンタジエニルトリエチルフォスフィ
ン銅（ＣｐＣｕＴＥＰ）との混合ガスを原料としたＣＶ
Ｄ法（化学気相成長法）を用いて形成された、ＡｌＣｕ
合金からなる配線金属膜が開示されている。
成とする技術としては、スパッタ法や、例えば、特開平
２−１７０４１９号公報に開示されたものがある。同公
報においては、ジメチルアルミニウムハイドライド（Ｄ
ＭＡＨ）とシクロペンタジエニルトリエチルフォスフィ
ン銅（ＣｐＣｕＴＥＰ）との混合ガスを原料としたＣＶ
Ｄ法（化学気相成長法）を用いて形成された、ＡｌＣｕ
合金からなる配線金属膜が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のＡｌＣｕ合金配線金属膜においては、Ａｌに含まれ
るＣｕの添加量が多くなると、図２に示すように、多結
晶構造になっているＡｌ金属の結晶粒１内に析出するＡ
ｌ2 Ｃｕ粒２の他に、粒界にもＡｌ2 Ｃｕ粒３が析出す
る。そして、この粒界に析出したＡｌ2 Ｃｕ粒３によっ
て種々の問題が生じる。例えば、配線金属膜をパターニ
ングする際、ホトリソグラフィ工程で使用するアルカリ
性の現像液によって配線金属に腐食が生じる。また、反
応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いて配線金属をエ
ッチングする際、パターニング用レジストの残さが配線
金属膜上に生じる。また、レジストを除去する際の水洗
いによって配線金属に腐食が生じる。
来のＡｌＣｕ合金配線金属膜においては、Ａｌに含まれ
るＣｕの添加量が多くなると、図２に示すように、多結
晶構造になっているＡｌ金属の結晶粒１内に析出するＡ
ｌ2 Ｃｕ粒２の他に、粒界にもＡｌ2 Ｃｕ粒３が析出す
る。そして、この粒界に析出したＡｌ2 Ｃｕ粒３によっ
て種々の問題が生じる。例えば、配線金属膜をパターニ
ングする際、ホトリソグラフィ工程で使用するアルカリ
性の現像液によって配線金属に腐食が生じる。また、反
応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いて配線金属をエ
ッチングする際、パターニング用レジストの残さが配線
金属膜上に生じる。また、レジストを除去する際の水洗
いによって配線金属に腐食が生じる。
【０００５】一方、ＡｌＣｕ合金配線金属膜におけるＣ
ｕの添加量が少なくなると、上述した耐エレクトロマイ
グレーション特性が十分に向上されない。
ｕの添加量が少なくなると、上述した耐エレクトロマイ
グレーション特性が十分に向上されない。
【０００６】また、スパッタ法によりＡｌＣｕ合金配線
金属膜が形成されると、ほぼ全量のＣｕがＡｌ結晶粒内
に溶け込んだ過飽和状態になり、その後の多層配線形成
工程での熱により、結晶粒内および結晶粒界におけるＣ
ｕ析出量は容易に変化してしまう。従って、スパッタ法
で形成されるＡｌＣｕ合金配線金属膜にあっては、Ｃｕ
濃度によって金属膜の性質を制御することは困難であっ
た。
金属膜が形成されると、ほぼ全量のＣｕがＡｌ結晶粒内
に溶け込んだ過飽和状態になり、その後の多層配線形成
工程での熱により、結晶粒内および結晶粒界におけるＣ
ｕ析出量は容易に変化してしまう。従って、スパッタ法
で形成されるＡｌＣｕ合金配線金属膜にあっては、Ｃｕ
濃度によって金属膜の性質を制御することは困難であっ
た。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解消するためになされたもので、ＡｌＣｕ合金からな
るＡｌＣｕ合金金属膜において、上記ＡｌＣｕ合金は、
有機Ａｌ化合物ガスおよび有機Ｃｕ化合物ガスが同時に
供給されるＣＶＤ法によって形成され、０．５以上１．
２以下の重量百分率（ｗｔ％）の範囲の濃度にＣｕを含
むＡｌからなることを特徴とするものである。
を解消するためになされたもので、ＡｌＣｕ合金からな
るＡｌＣｕ合金金属膜において、上記ＡｌＣｕ合金は、
有機Ａｌ化合物ガスおよび有機Ｃｕ化合物ガスが同時に
供給されるＣＶＤ法によって形成され、０．５以上１．
２以下の重量百分率（ｗｔ％）の範囲の濃度にＣｕを含
むＡｌからなることを特徴とするものである。
【０００８】
【作用】０．５ｗｔ％以上１．２ｗｔ％以下の範囲の濃
度にＣｕがＡｌに含まれることにより、結晶粒界にはＡ
ｌ2 Ｃｕ粒がほとんど析出せず、また、結晶粒内にはＡ
ｌ2 Ｃｕ粒が適度に析出する。
度にＣｕがＡｌに含まれることにより、結晶粒界にはＡ
ｌ2 Ｃｕ粒がほとんど析出せず、また、結晶粒内にはＡ
ｌ2 Ｃｕ粒が適度に析出する。
【０００９】また、ＣＶＤ法によってＡｌＣｕ合金が形
成されることにより、結晶粒内および結晶粒界には合金
形成温度に応じた固溶度のＣｕが溶け込み、結晶粒内に
おけるＡｌ2 Ｃｕ粒の析出はＣｕ濃度に応じた量で行わ
れ、この析出量は後工程における熱処理によってもほと
んど変化しない。
成されることにより、結晶粒内および結晶粒界には合金
形成温度に応じた固溶度のＣｕが溶け込み、結晶粒内に
おけるＡｌ2 Ｃｕ粒の析出はＣｕ濃度に応じた量で行わ
れ、この析出量は後工程における熱処理によってもほと
んど変化しない。
【００１０】
【実施例】図１は本発明の一実施例によるＡｌＣｕ合金
配線金属膜からなる多層配線構造を示している。この多
層配線構造は以下のように形成される。
配線金属膜からなる多層配線構造を示している。この多
層配線構造は以下のように形成される。
【００１１】まず、Ｓｉ基板１１上にＳｉＯ2 膜１２が
形成され、このＳｉＯ2 膜１２上にＡｌＣｕ合金からな
る第１の配線金属膜１３が形成される。次に、この配線
金属膜１３上にＳｉＯ2 からなる層間絶縁膜１４が形成
され、この層間絶縁膜１４上にさらにＡｌＣｕ合金から
なる第２の配線金属膜１５が形成される。
形成され、このＳｉＯ2 膜１２上にＡｌＣｕ合金からな
る第１の配線金属膜１３が形成される。次に、この配線
金属膜１３上にＳｉＯ2 からなる層間絶縁膜１４が形成
され、この層間絶縁膜１４上にさらにＡｌＣｕ合金から
なる第２の配線金属膜１５が形成される。
【００１２】ここで、ＡｌＣｕ合金からなる第１および
第２の各配線金属膜１３、１５は、０．５〜１．２ｗｔ
％の範囲の濃度にＣｕを含むＡｌからなり、例えば、次
のようなＣＶＤ法によって形成される。
第２の各配線金属膜１３、１５は、０．５〜１．２ｗｔ
％の範囲の濃度にＣｕを含むＡｌからなり、例えば、次
のようなＣＶＤ法によって形成される。
【００１３】つまり、ＤＭＡＨとＣｐＣｕＴＥＰとの混
合ガスが基板表面に流されることにより、各配線金属膜
１３、１５は各絶縁膜１２、１４上に化学気相成長す
る。この際、液体状のＤＭＡＨはバブラ温度５０℃、バ
ブラ内圧力５００ｔｏｒｒのバブラ内に入れられ、流量
１００ｓｃｃｍのＨ2 ガスがこのＤＭＡＨに混入される
ことにより、ＤＭＡＨはＨ2 ガスをキャリアガスとする
蒸気になってＣＶＤ反応炉内に導かれる。また、これと
同時に、バブラ温度８０℃、バブラ内圧力１６０ｔｏｒ
ｒのバブラ内において、流量７０ｓｃｃｍのＨ2 ガスが
粉末状のＣｐＣｕＴＥＰに混入されることにより、Ｈ2
ガスをキャリアとするＣｐＣｕＴＥＰガスとなって上記
のＣＶＤ反応炉内に導かれる。従って、ＣＶＤ反応炉内
にはＤＭＡＨガスとＣｐＣｕＴＥＰガスとが混合したガ
スが導かれる。この際、ＣＶＤ反応炉内は圧力２ｔｏｒ
ｒに保たれており、また、金属膜が堆積されるＳｉ基板
１１は２４０℃の温度に加熱されている。
合ガスが基板表面に流されることにより、各配線金属膜
１３、１５は各絶縁膜１２、１４上に化学気相成長す
る。この際、液体状のＤＭＡＨはバブラ温度５０℃、バ
ブラ内圧力５００ｔｏｒｒのバブラ内に入れられ、流量
１００ｓｃｃｍのＨ2 ガスがこのＤＭＡＨに混入される
ことにより、ＤＭＡＨはＨ2 ガスをキャリアガスとする
蒸気になってＣＶＤ反応炉内に導かれる。また、これと
同時に、バブラ温度８０℃、バブラ内圧力１６０ｔｏｒ
ｒのバブラ内において、流量７０ｓｃｃｍのＨ2 ガスが
粉末状のＣｐＣｕＴＥＰに混入されることにより、Ｈ2
ガスをキャリアとするＣｐＣｕＴＥＰガスとなって上記
のＣＶＤ反応炉内に導かれる。従って、ＣＶＤ反応炉内
にはＤＭＡＨガスとＣｐＣｕＴＥＰガスとが混合したガ
スが導かれる。この際、ＣＶＤ反応炉内は圧力２ｔｏｒ
ｒに保たれており、また、金属膜が堆積されるＳｉ基板
１１は２４０℃の温度に加熱されている。
【００１４】このようなＣＶＤ法により、各配線金属膜
１３、１５は１．０ｗｔ％の濃度にＣｕを含むＡｌ金属
によって構成され、結晶粒界にはＡｌ2 Ｃｕ粒が析出せ
ず、また、結晶粒内にはＡｌ2 Ｃｕ粒が適度に析出する
ようになる。このため、配線金属膜の諸特性は後述する
ように向上する。
１３、１５は１．０ｗｔ％の濃度にＣｕを含むＡｌ金属
によって構成され、結晶粒界にはＡｌ2 Ｃｕ粒が析出せ
ず、また、結晶粒内にはＡｌ2 Ｃｕ粒が適度に析出する
ようになる。このため、配線金属膜の諸特性は後述する
ように向上する。
【００１５】また、次のようなＣＶＤ法によって各配線
金属膜１３、１５を形成すると、各配線金属膜１３、１
５は１．５ｗｔ％の濃度にＣｕを含むＡｌ金属によって
構成されるようになり、結晶粒内および結晶粒界共にＡ
ｌ2 Ｃｕ粒が析出するようになる。このため、配線金属
膜の諸特性は後述するように悪化する。
金属膜１３、１５を形成すると、各配線金属膜１３、１
５は１．５ｗｔ％の濃度にＣｕを含むＡｌ金属によって
構成されるようになり、結晶粒内および結晶粒界共にＡ
ｌ2 Ｃｕ粒が析出するようになる。このため、配線金属
膜の諸特性は後述するように悪化する。
【００１６】つまり、ＤＭＡＨガスは、上記と同様に、
ＤＭＡＨがバブラ温度５０℃、バブラ内圧力５００ｔｏ
ｒｒのバブラ内に入れられ、流量１００ｓｃｃｍのＨ2
ガスがこのバブラ内に混入され、Ｈ2 ガスをキャリアガ
スとしてＣＶＤ反応炉内に導かれる。また、ＣｐＣｕＴ
ＥＰガスは、バブラ温度８０℃、バブラ内圧力１６０ｔ
ｏｒｒのバブラ内において、流量１１０ｓｃｃｍのＨ2
ガスがＣｐＣｕＴＥＰに混入されることにより、ＣＶＤ
反応炉内に導かれる。従って、ＣＶＤ反応炉内には上記
の場合と同様なキャリア流量でＤＭＡＨガスが供給され
るが、ＣｐＣｕＴＥＰガスは上記の場合よりも多量なキ
ャリア流量で供給される。なお、ＣＶＤ反応炉内の圧力
および基板温度は上記の場合と同様に２ｔｏｒｒおよび
２４０℃に設定されている。
ＤＭＡＨがバブラ温度５０℃、バブラ内圧力５００ｔｏ
ｒｒのバブラ内に入れられ、流量１００ｓｃｃｍのＨ2
ガスがこのバブラ内に混入され、Ｈ2 ガスをキャリアガ
スとしてＣＶＤ反応炉内に導かれる。また、ＣｐＣｕＴ
ＥＰガスは、バブラ温度８０℃、バブラ内圧力１６０ｔ
ｏｒｒのバブラ内において、流量１１０ｓｃｃｍのＨ2
ガスがＣｐＣｕＴＥＰに混入されることにより、ＣＶＤ
反応炉内に導かれる。従って、ＣＶＤ反応炉内には上記
の場合と同様なキャリア流量でＤＭＡＨガスが供給され
るが、ＣｐＣｕＴＥＰガスは上記の場合よりも多量なキ
ャリア流量で供給される。なお、ＣＶＤ反応炉内の圧力
および基板温度は上記の場合と同様に２ｔｏｒｒおよび
２４０℃に設定されている。
【００１７】次に、ＣＶＤ反応炉内に導入するＣｐＣｕ
ＴＥＰガスのキャリア流量を上述のように変化させ、Ｄ
ＭＡＨガスとの混合比を制御してＡｌＣｕ合金に含まれ
るＣｕの添加量を変化させた場合において、ＡｌＣｕ合
金配線金属膜の各特性を比較すると次の第１表に示すも
のとなる。
ＴＥＰガスのキャリア流量を上述のように変化させ、Ｄ
ＭＡＨガスとの混合比を制御してＡｌＣｕ合金に含まれ
るＣｕの添加量を変化させた場合において、ＡｌＣｕ合
金配線金属膜の各特性を比較すると次の第１表に示すも
のとなる。
【００１８】ここで、エレクトロマイグレーション（Ｅ
Ｍ）耐性および腐食密度は、全Ｃｕ濃度が０．２［wt%]
の場合のＡｌＣｕ合金配線金属膜を基準にした相対値で
表されている。また、全Ｃｕ濃度から粒内析出量および
粒界析出量を減算した余りのＣｕ（＝（全Ｃｕ濃度）−
（粒内析出量＋粒界析出量））は、結晶粒内および結晶
粒界に固溶している。
Ｍ）耐性および腐食密度は、全Ｃｕ濃度が０．２［wt%]
の場合のＡｌＣｕ合金配線金属膜を基準にした相対値で
表されている。また、全Ｃｕ濃度から粒内析出量および
粒界析出量を減算した余りのＣｕ（＝（全Ｃｕ濃度）−
（粒内析出量＋粒界析出量））は、結晶粒内および結晶
粒界に固溶している。
【００１９】
【表１】
【００２０】上記表１から、配線金属膜１３、１５を構
成するＡｌＣｕ合金が、本実施例のように０．５〜１．
２ｗｔ％の範囲の濃度にＣｕを含むＡｌによって形成さ
れると、配線金属のＥＭ耐性および配線金属の腐食密度
の各特性が向上していることが理解される。すなわち、
ＡｌＣｕ合金の結晶粒界へのＣｕの添加量が１．２ｗｔ
％以下に抑制されていると、配線金属の耐腐食性は良好
である。つまり、純水やアルカリ溶剤を使用した洗浄の
際に発生する腐食は、主としてＡｌ結晶粒界に析出した
Ａｌ2 Ｃｕ粒の周辺で発生し、このＡｌ2 Ｃｕ粒が粒界
に析出しないために耐腐食性は向上する。また、ドライ
エッチング時の残さは粒界に析出したＡｌ2 Ｃｕ粒のエ
ッチングが困難であることによって発生するのである
が、このＡｌ2 Ｃｕ粒が粒界に析出しないために残さも
減少する。一方、１．２ｗｔ％以上のＣｕがＡｌ金属に
含まれる場合には、結晶粒界へのＡｌ2 Ｃｕ粒の析出量
が増大し、上記表に示すように配線金属の耐腐食性は急
激に劣化し、また、エッチング残さは増大する。
成するＡｌＣｕ合金が、本実施例のように０．５〜１．
２ｗｔ％の範囲の濃度にＣｕを含むＡｌによって形成さ
れると、配線金属のＥＭ耐性および配線金属の腐食密度
の各特性が向上していることが理解される。すなわち、
ＡｌＣｕ合金の結晶粒界へのＣｕの添加量が１．２ｗｔ
％以下に抑制されていると、配線金属の耐腐食性は良好
である。つまり、純水やアルカリ溶剤を使用した洗浄の
際に発生する腐食は、主としてＡｌ結晶粒界に析出した
Ａｌ2 Ｃｕ粒の周辺で発生し、このＡｌ2 Ｃｕ粒が粒界
に析出しないために耐腐食性は向上する。また、ドライ
エッチング時の残さは粒界に析出したＡｌ2 Ｃｕ粒のエ
ッチングが困難であることによって発生するのである
が、このＡｌ2 Ｃｕ粒が粒界に析出しないために残さも
減少する。一方、１．２ｗｔ％以上のＣｕがＡｌ金属に
含まれる場合には、結晶粒界へのＡｌ2 Ｃｕ粒の析出量
が増大し、上記表に示すように配線金属の耐腐食性は急
激に劣化し、また、エッチング残さは増大する。
【００２１】また、配線金属膜１３、１５を構成するＡ
ｌＣｕ合金へのＣｕの添加量が０．５ｗｔ％以上である
と結晶粒内に適度にＡｌ2 Ｃｕ粒が析出し、ＥＭ耐性は
向上する。つまり、ＥＭは電子の流れによって粒界のＡ
ｌ原子が移動することによって発生するのであるが、Ａ
ｌ金属へのＣｕ元素の適度の添加によって粒界にＣｕが
固溶することにより、Ａｌ原子の移動速度は低下する。
このため、配線金属のＥＭ耐性は向上する。特に、０．
５ｗｔ％以上のＣｕがＡｌ金属に含まれる場合には、粒
界のＣｕが電流によって移動しても結晶粒内に析出した
Ａｌ2 Ｃｕ粒から結晶粒界へＣｕが十分に補充され、上
記表に示すようにＥＭ耐性は顕著に向上する。
ｌＣｕ合金へのＣｕの添加量が０．５ｗｔ％以上である
と結晶粒内に適度にＡｌ2 Ｃｕ粒が析出し、ＥＭ耐性は
向上する。つまり、ＥＭは電子の流れによって粒界のＡ
ｌ原子が移動することによって発生するのであるが、Ａ
ｌ金属へのＣｕ元素の適度の添加によって粒界にＣｕが
固溶することにより、Ａｌ原子の移動速度は低下する。
このため、配線金属のＥＭ耐性は向上する。特に、０．
５ｗｔ％以上のＣｕがＡｌ金属に含まれる場合には、粒
界のＣｕが電流によって移動しても結晶粒内に析出した
Ａｌ2 Ｃｕ粒から結晶粒界へＣｕが十分に補充され、上
記表に示すようにＥＭ耐性は顕著に向上する。
【００２２】また、本実施例のようにＣＶＤ法によりＣ
ｕ濃度が０．５〜１．２ｗｔ％のＡｌＣｕ合金膜を形成
すると、Ａｌ結晶粒内および粒界には形成温度での固溶
度のＣｕが溶け込み、合金膜形成時にすでに、Ｃｕ濃度
に応じた量のＡｌ2 Ｃｕ粒が結晶粒内に析出している。
この析出状態は、この合金膜形成時にほぼ熱平衡状態に
達しているため、その後のＬＳＩ製造工程で行われる熱
工程によってもほとんど変化しない。従って、ＣＶＤ法
によってＡｌＣｕ合金膜を形成すると、Ｃｕ濃度によ
り、腐食耐性やＥＭ耐性といった合金膜の性質を制御す
ることが可能になる。これに対して従来のスパッタ法に
よりＡｌＣｕ合金膜を形成すると、合金膜形成時に、ほ
ぼ全量のＣｕがＡｌ結晶粒内に溶け込んだ過飽和状態に
なっている。この状態は熱平衡状態と隔たった熱的に不
安定な状態にあり、その後の熱工程において、結晶粒内
におけるＡｌ2 Ｃｕ粒の析出量は容易に変化する。従っ
て、従来のスパッタ法によって形成されるＡｌＣｕ合金
膜にあっては、Ｃｕ濃度によって合金膜の性質を制御す
ることは困難であったが、本実施例によれば上記のよう
に合金膜の性質は制御される。
ｕ濃度が０．５〜１．２ｗｔ％のＡｌＣｕ合金膜を形成
すると、Ａｌ結晶粒内および粒界には形成温度での固溶
度のＣｕが溶け込み、合金膜形成時にすでに、Ｃｕ濃度
に応じた量のＡｌ2 Ｃｕ粒が結晶粒内に析出している。
この析出状態は、この合金膜形成時にほぼ熱平衡状態に
達しているため、その後のＬＳＩ製造工程で行われる熱
工程によってもほとんど変化しない。従って、ＣＶＤ法
によってＡｌＣｕ合金膜を形成すると、Ｃｕ濃度によ
り、腐食耐性やＥＭ耐性といった合金膜の性質を制御す
ることが可能になる。これに対して従来のスパッタ法に
よりＡｌＣｕ合金膜を形成すると、合金膜形成時に、ほ
ぼ全量のＣｕがＡｌ結晶粒内に溶け込んだ過飽和状態に
なっている。この状態は熱平衡状態と隔たった熱的に不
安定な状態にあり、その後の熱工程において、結晶粒内
におけるＡｌ2 Ｃｕ粒の析出量は容易に変化する。従っ
て、従来のスパッタ法によって形成されるＡｌＣｕ合金
膜にあっては、Ｃｕ濃度によって合金膜の性質を制御す
ることは困難であったが、本実施例によれば上記のよう
に合金膜の性質は制御される。
【００２３】なお、上記実施例の説明においては、有機
Ａｌ化合物ガスにＤＭＡＨ、有機Ｃｕ化合物ガスにＣｐ
ＣｕＴＥＰを用いた組み合わせによってＡｌＣｕ合金膜
を形成した場合について説明したが、次のような各ガス
の組み合わせによっても上記実施例と同様な効果を奏す
るＡｌＣｕ合金膜を形成することが可能である。つま
り、上記実施例と同様なＡｌ2 Ｃｕ粒の粒内析出が得ら
れるＡｌＣｕ合金膜を形成することのできるＣＶＤ原料
ガスの組み合わせとしては、トリメチルアミンアラン
（ＴＭＡＡ）とＣｐＣｕＴＥＰとの組み合わせ、ジメチ
ルエチルアミンアラン（ＤＭＥＡＡ）とＣｐＣｕＴＥＰ
との組み合わせ、ＤＭＡＨとシクロペンタジエニルトリ
メチルフォスフィン銅（ＣｐＣｕＴＭＰ）との組み合わ
せ、ＴＭＡＡとＣｐＣｕＴＭＰとの組み合わせ、ＤＭＥ
ＡＡとＣｐＣｕ１ＴＭＰとの組み合わせ等がある。
Ａｌ化合物ガスにＤＭＡＨ、有機Ｃｕ化合物ガスにＣｐ
ＣｕＴＥＰを用いた組み合わせによってＡｌＣｕ合金膜
を形成した場合について説明したが、次のような各ガス
の組み合わせによっても上記実施例と同様な効果を奏す
るＡｌＣｕ合金膜を形成することが可能である。つま
り、上記実施例と同様なＡｌ2 Ｃｕ粒の粒内析出が得ら
れるＡｌＣｕ合金膜を形成することのできるＣＶＤ原料
ガスの組み合わせとしては、トリメチルアミンアラン
（ＴＭＡＡ）とＣｐＣｕＴＥＰとの組み合わせ、ジメチ
ルエチルアミンアラン（ＤＭＥＡＡ）とＣｐＣｕＴＥＰ
との組み合わせ、ＤＭＡＨとシクロペンタジエニルトリ
メチルフォスフィン銅（ＣｐＣｕＴＭＰ）との組み合わ
せ、ＴＭＡＡとＣｐＣｕＴＭＰとの組み合わせ、ＤＭＥ
ＡＡとＣｐＣｕ１ＴＭＰとの組み合わせ等がある。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、
０．５ｗｔ％以上１．２ｗｔ％以下の範囲の濃度にＣｕ
がＡｌに含まれることにより、結晶粒界にはほとんどＡ
ｌ2 Ｃｕ粒が析出せず、また、結晶粒内にはＡｌ2 Ｃｕ
粒が適度に析出する。このため、ＡｌＣｕ合金金属膜の
ＥＭ耐性および耐腐食性は向上し、また、エッチング時
に生じる残さも減少する。
０．５ｗｔ％以上１．２ｗｔ％以下の範囲の濃度にＣｕ
がＡｌに含まれることにより、結晶粒界にはほとんどＡ
ｌ2 Ｃｕ粒が析出せず、また、結晶粒内にはＡｌ2 Ｃｕ
粒が適度に析出する。このため、ＡｌＣｕ合金金属膜の
ＥＭ耐性および耐腐食性は向上し、また、エッチング時
に生じる残さも減少する。
【００２５】また、ＣＶＤ法によってＡｌＣｕ合金が形
成されることにより、結晶粒内および結晶粒界には合金
形成温度に応じた固溶度のＣｕが溶け込み、結晶粒内に
おけるＡｌ2 Ｃｕ粒の析出はＣｕ濃度に応じた量で行わ
れ、この析出量は後工程における熱処理によってもほと
んど変化しない。このため、合金膜の性質がＣｕ濃度に
よって制御されるＡｌＣｕ合金金属膜が得られる。
成されることにより、結晶粒内および結晶粒界には合金
形成温度に応じた固溶度のＣｕが溶け込み、結晶粒内に
おけるＡｌ2 Ｃｕ粒の析出はＣｕ濃度に応じた量で行わ
れ、この析出量は後工程における熱処理によってもほと
んど変化しない。このため、合金膜の性質がＣｕ濃度に
よって制御されるＡｌＣｕ合金金属膜が得られる。
【図１】本発明の一実施例によるＡｌＣｕ合金金属膜を
用いた多層配線構造を示す断面図である。
用いた多層配線構造を示す断面図である。
【図２】従来の課題を説明するための結晶粒を示す図で
ある。
ある。
１１…Ｓｉ基板、１２…ＳｉＯ2 膜、１３…第１のＡｌ
Ｃｕ合金配線金属膜、１４…層間絶縁膜（ＳｉＯ2 ）、
１５…第２のＡｌＣｕ合金配線金属膜。
Ｃｕ合金配線金属膜、１４…層間絶縁膜（ＳｉＯ2 ）、
１５…第２のＡｌＣｕ合金配線金属膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 与洋 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 片桐 智治 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内
Claims (1)
- 【請求項１】 ＡｌＣｕ合金からなるＡｌＣｕ合金金属
膜において、前記ＡｌＣｕ合金は、有機Ａｌ化合物ガス
および有機Ｃｕ化合物ガスが同時に供給される化学気相
成長法によって形成され、かつ、０．５以上１．２以下
の重量百分率の範囲の濃度にＣｕを含むＡｌからなるこ
とを特徴とするＡｌＣｕ合金金属膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5599593A JPH06264243A (ja) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | ＡｌＣｕ合金金属膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5599593A JPH06264243A (ja) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | ＡｌＣｕ合金金属膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06264243A true JPH06264243A (ja) | 1994-09-20 |
Family
ID=13014670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5599593A Pending JPH06264243A (ja) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | ＡｌＣｕ合金金属膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06264243A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114807700A (zh) * | 2022-03-23 | 2022-07-29 | 山东博源精密机械有限公司 | 一种Al-Cu型电机转子合金及其制备方法与应用 |
-
1993
- 1993-03-16 JP JP5599593A patent/JPH06264243A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114807700A (zh) * | 2022-03-23 | 2022-07-29 | 山东博源精密机械有限公司 | 一种Al-Cu型电机转子合金及其制备方法与应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0070751B1 (en) | Method for lpcvd co-deposition of metal and silicon to form metal silicide | |
| US6077781A (en) | Single step process for blanket-selective CVD aluminum deposition | |
| EP1021827B1 (en) | Dual damascene metallization | |
| US5527739A (en) | Process for fabricating a semiconductor device having an improved metal interconnect structure | |
| US6120844A (en) | Deposition film orientation and reflectivity improvement using a self-aligning ultra-thin layer | |
| US5567987A (en) | Semiconductor device having a multi-layer metallization structure | |
| US5098516A (en) | Processes for the chemical vapor deposition of copper and etching of copper | |
| US5529954A (en) | Method of diffusing a metal through a silver electrode to form a protective film on the surface of the electrode | |
| US6066358A (en) | Blanket-selective chemical vapor deposition using an ultra-thin nucleation layer | |
| US5433975A (en) | Deposition of tungsten films from mixtures of tungsten hexafluoride organohydrosilanes and hydrogen | |
| JP2001023989A (ja) | 化学気相堆積により堆積した銅の密着性を高める方法 | |
| WO2003094209A2 (en) | Use of conductive electrolessly deposided etch stop layers, liner layers and via plugs in interconnect structures | |
| JPH0559551A (ja) | 銅めつき層蒸着能力のある錯体と、その蒸着法及びめつき層溶蝕法 | |
| EP0851482A2 (en) | In-situ capped aluminium plug (cap) process using selective CVD al for integrated plug/interconnect metallization | |
| US12062545B2 (en) | Fluorine-free tungsten ALD for dielectric selectivity improvement | |
| Jang et al. | Tantalum and niobium as a diffusion barrier between copper and silicon | |
| EP3447793B1 (en) | Method for producing seed layers for copper interconnects | |
| KR100449782B1 (ko) | 원자층 적층 방법과 이를 이용한 박막 적층 방법 및금속층 적층 방법 | |
| JPH06264243A (ja) | ＡｌＣｕ合金金属膜 | |
| JPH07254642A (ja) | 多層配線構造およびその製造方法 | |
| KR940011006B1 (ko) | 알킬알루미늄 하이드라이드를 사용한 알루미늄을 주성분으로 하는 금속의 퇴적막 형성법 | |
| JP3176088B2 (ja) | 堆積膜形成法 | |
| JPH06264242A (ja) | ＡｌＣｕ合金金属膜およびその形成方法 | |
| JP2831770B2 (ja) | 堆積膜形成法 | |
| JPH07321108A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 |