JPH06267954A - Forming method of metallic thin film - Google Patents

Forming method of metallic thin film

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JPH06267954A
JPH06267954A JP5401193A JP5401193A JPH06267954A JP H06267954 A JPH06267954 A JP H06267954A JP 5401193 A JP5401193 A JP 5401193A JP 5401193 A JP5401193 A JP 5401193A JP H06267954 A JPH06267954 A JP H06267954A
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JP
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thin film
metal
film
forming
layer
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Withdrawn
Application number
JP5401193A
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Japanese (ja)
Inventor
Akihiro Kajita
明広 梶田
Hisafumi Kaneko
尚史 金子
Junichi Wada
純一 和田
Shinichiro Okude
信一郎 奥出
Hiroshi Toyoda
啓 豊田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PURPOSE:To enable a metallic thin film pertinent to the formation of fine wiring, etc., to be easily formed by a method wherein insulator layers in different material qualities are formed after specific pattern on a base substance layer comprising an insulator so that single crystalline metallic layers may be selectively formed on the base substance layer with no insulating layer formed thereon. CONSTITUTION:After the formation of an amorphous Sin. film 2a on an Si wafer 1 surface, an amorphous SiN film 3 and another amorphous SiO2 film 2b are successively deposition-formed. Next, the deposition-formed amorphous SiO2 film 2b is photoetched away to shapedly provide aperture parts 4 for exposing parts of the amorphous SiN 3. Later, Al thin films 5a are selectively deposition-grown on the exposed amorphous SiN film 3 (in the aperture parts 4) by CVD process. During this CVD growing process, the Al thin films 5a are not to be deposited on the amorphous SiO2 film 2b but to be selectively buried in the aperture parts 4 only wherein the amorphous SiN films 3 is exposed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造におい
て、信頼性の高い微細配線の形成に適する金属薄膜の形
成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a metal thin film suitable for forming highly reliable fine wiring in the manufacture of semiconductor devices.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体装置、たとえば D− RAMに
代表されるULSIなどの高集積度化に伴い、配設されるAl
配線などの加工幅も非常に狭く、また狭ピッチ化してい
る。このような微細配線では、配線を形成する金属薄膜
の熱応力に起因するストレスマイグレ−ションと呼ばれ
る現象や、配線を流れる電流密度の増大に起因するエレ
クトロマイグレ−ションと呼ばれる現象が顕著になる。
そして、これらのマイグレーション現象によって、配線
の一部に欠損が生じて配線を断線に至らしめ、ULSIの信
頼性を劣化させることが問題となっている。
2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor devices, such as USI typified by D-RAM, have been highly integrated and have been provided with Al.
The processing width of wiring is very narrow and the pitch is narrow. In such fine wiring, a phenomenon called stress migration caused by thermal stress of a metal thin film forming the wiring and a phenomenon called electromigration caused by an increase in current density flowing through the wiring become prominent.
Then, due to these migration phenomena, a part of the wiring is damaged to cause the wiring to be broken, which deteriorates the reliability of the ULSI.

【0003】ところで、前記ストレスマイグレ−ション
およびエレクトロマイグレ−ションは、微細配線を形成
する金属薄膜の結晶粒界に起因することが報告されてい
る。たとえば、ストレスマイグレ−ショ−ンに関しては
M.Hasunuma らにより Proc.IEDM 89,pp677-680にて、
またエレクトロマイグレ−ションに関しては T.Kawanou
e らによって応用物理学関係連合講演会予稿集(1991),p
639.にて、結晶粒界のない単結晶Al配線の場合は、配線
の断線が招来されず高い信頼性を有する旨が開示されて
いる。
By the way, it has been reported that the stress migration and electromigration are caused by crystal grain boundaries of a metal thin film forming a fine wiring. For example, regarding stress migration
Proc. IEDM 89, pp677-680 by M. Hasunuma et al.
Regarding electromigration, T. Kawawanou
Proceedings of the Joint Lecture on Applied Physics by e et al. (1991), p.
639. discloses that in the case of a single crystal Al wiring having no crystal grain boundary, the wiring is not broken and has high reliability.

【0004】一方、半導体装置の製造工程においては、
一般的に非晶質である絶縁膜上に微細配線を行うので、
前記高信頼性を呈するAl単結晶膜による微細配線は適用
し得ないという問題がある。加えて、素子が微細化され
集積度が向上したULSIなどでの微細配線においては、た
とえば接続孔が深くて小径化しており、均質一様な配線
の形成が重要視されている。このような要望に対して、
たとえば真空蒸着法やスパッタリング法など物理蒸着法
(PVD)、あるいは有機金属化合物のガスを原料とする化
学気相成長法 (CVD)などにより、形成した金属薄膜をエ
ッチングパターンニングするか、もしくは SiO2 膜など
をマスクとして金属薄膜を選択的に形成するかして、接
続孔を含む微細配線を行っている。
On the other hand, in the process of manufacturing a semiconductor device,
Since fine wiring is performed on an insulating film that is generally amorphous,
There is a problem that the fine wiring made of the Al single crystal film exhibiting the high reliability cannot be applied. In addition, in fine wiring such as ULSI in which the element is miniaturized and the degree of integration is improved, for example, the connection hole is deep and the diameter is small, and it is important to form a uniform wiring. For such requests,
Physical vapor deposition methods such as vacuum vapor deposition and sputtering
(PVD) or by chemical vapor deposition (CVD) using a metalorganic compound gas as a raw material, the formed metal thin film is subjected to etching patterning, or the metal thin film is selectively masked with a SiO 2 film or the like. Depending on whether it is formed or not, fine wiring including connection holes is performed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記金
属薄膜を全面的に形成した場合は、微細配線加工性の点
から、形成された金属薄膜についてすぐれた段差被覆性
および平滑性が要求されるのに対して、段差被覆性もし
くは平滑性のいずれかが劣るという問題がある。つま
り、前記化学気相成長法 (CVD)は、物理蒸着法 (PVD)に
較べてすぐれた段差被覆性を有するとともに、物理蒸着
法 (PVD)ではできない選択成長も可能であるが、反面、
堆積・成長膜の平滑性が劣るため、微細な配線パターニ
ングに適さないという不都合が認められる。
However, when the metal thin film is formed over the entire surface, excellent step coverage and smoothness are required for the formed metal thin film in terms of workability of fine wiring. On the other hand, there is a problem that either the step coverage or the smoothness is poor. That is, the chemical vapor deposition method (CVD) has excellent step coverage as compared with the physical vapor deposition method (PVD), and selective growth not possible with the physical vapor deposition method (PVD) is possible, but on the other hand,
Due to the poor smoothness of the deposited / growth film, it is not suitable for fine wiring patterning.

【0006】また、 SiO2 膜をマスクとして選択的に形
成した場合は、Si基板表面と SiO2膜表面の化学的な性
質の差を利用するため、選択的成長の実現は可能である
が、その成長選択性を保ち得るSi基板の温度範囲が狭
く、金属薄膜の堆積・成長の条件設定がシビアで、量産
性などの点から実用に適さない。
When the SiO 2 film is selectively formed as a mask, selective growth can be realized because the difference in chemical properties between the surface of the Si substrate and the surface of the SiO 2 film is used. The temperature range of the Si substrate that can maintain the growth selectivity is narrow, and the conditions for deposition and growth of the metal thin film are severely set, which is not suitable for practical use in terms of mass productivity.

【0007】本発明は上記事情に対処してなされたもの
で、容易に信頼性の高い微細配線などの形成に適する金
属薄膜を容易に形成し得る方法の提供を目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a method for easily forming a metal thin film suitable for forming highly reliable fine wiring and the like.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明に係る金属薄膜の
形成方法は、絶縁体から成る基体層上に、前記基体層と
材質の異なる絶縁体層を所定パターンに形成する工程
と、前記絶縁層の形成されていない基体層面上に選択的
に化学的気相成長により3次元的に結晶方位の揃った金
属層を堆積する工程とを具備して成ることを特徴とし、
他の金属薄膜の形成方法は、基体層上に絶縁体層を所定
パターンに形成する工程と、前記絶縁層の形成されてい
ない基体層面上に金属層を選択的に化学的気相成長によ
り堆積する工程とを具備し、 前記絶縁体層表面が、前
記金属層を構成する金属の酸化物よりも熱力学に安定な
金属酸化物で形成されていることを特徴とし、さらに他
の金属薄膜の形成方は、 化学気相成長による金属薄膜
の形成方法であって、金属薄膜の被形成領域面に、遷移
金属を含む薄膜を形成する工程と、前記遷移金属を含む
薄膜上に堆積開始温度の異なる2種類以上の有機金属の
原料ガスを供給し、少なくとも金属薄膜堆積開始時の温
度を金属面に対する金属堆積開始温度より低温に設定
し、前記原料ガスから化学気相成長により前記金属薄膜
を堆積させる工程を具備することを特徴とする。
A method of forming a metal thin film according to the present invention comprises a step of forming an insulating layer of a material different from that of the base layer in a predetermined pattern on a base layer made of an insulating material, and the insulating layer. A step of selectively depositing a metal layer having a three-dimensionally aligned crystal orientation by chemical vapor deposition on the surface of the base layer on which no layer is formed,
Another method of forming a metal thin film is to form an insulator layer on a base layer in a predetermined pattern and selectively deposit a metal layer on the surface of the base layer on which the insulating layer is not formed by chemical vapor deposition. Wherein the surface of the insulator layer is formed of a metal oxide that is more thermodynamically stable than the oxide of the metal that forms the metal layer. The forming method is a method for forming a metal thin film by chemical vapor deposition, which comprises a step of forming a thin film containing a transition metal on the surface of the formation region of the metal thin film, and a deposition start temperature of the thin film containing the transition metal. Supplying two or more different kinds of organic metal source gases, setting at least the temperature at the start of metal thin film deposition to a temperature lower than the metal deposition start temperature on the metal surface, and depositing the metal thin film from the source gas by chemical vapor deposition. The process of making Characterized in that it.

【0009】[0009]

【作用】第1の本発明においては、たとえば非晶質絶縁
膜基板面上に、選択的に絶縁体層を開口させたことによ
り露出した基体層と、前記第2の絶縁体層開口周壁面と
の選択的な成長性の相違に基づき、容易に3次元的に結
晶方位の揃った(単結晶的な)金属層が開口内に堆積
し、さらに絶縁体層の全面に亘って単結晶的な金属薄膜
が成長する。つまり、支持基板は金属を堆積し易い材質
の基体層および金属を堆積し難い材質の絶縁体層で多層
的に構成されており、絶縁体層を選択的に削除・開口す
ると、その開口によって露出した基体体層面に、ストレ
スマイグレーションやエレクトロマイグレーションに対
して耐性の高い、3次元的に結晶方位が揃った(単結晶
に極めて近い)金属薄膜を化学気相成長法によって堆積
・成長し得ることになる。
In the first aspect of the present invention, for example, the base layer exposed by selectively opening the insulating layer on the surface of the amorphous insulating film substrate, and the second insulating layer opening peripheral wall surface. Based on the difference in the selective growth property from the above, a (single crystal) metal layer having a three-dimensionally uniform crystallographic orientation is easily deposited in the opening, and further, the entire surface of the insulator layer is formed into a single crystal. A thin metal film grows. In other words, the support substrate is made up of multiple layers of a base layer made of a material that easily deposits metal and an insulator layer made of a material that is hard to deposit metal, and when the insulator layer is selectively removed / opened, it is exposed by the opening. It is possible to deposit and grow, by chemical vapor deposition, a metal thin film having a three-dimensionally uniform crystal orientation (extremely close to a single crystal), which is highly resistant to stress migration and electromigration, on the formed substrate layer surface. Become.

【0010】第2の発明においては、支持基板面上に化
学気相成長によって堆積・成長させる金属層を成す金属
の酸化膜よりも、熱力学的に安定な金属酸化膜を含む絶
縁体層層を形成したことにより、絶縁体層と支持基板と
の選択比が一般に大きく設定される。つまり、一般に金
属酸化物上で有機金属を原料とした気相成長が起こる場
合、有機金属の金属部分は金属酸化物表面上の酸素サイ
ドに付着する。すなわち、表面を構成する物質の還元反
応が起こるといわれている。ここで金属薄膜を形成する
金属の酸化物よりも、熱力学的に安定な金属酸化膜(絶
縁体層)をマスクとして用いると、有機金属分子による
還元が極めて困難となる。このため、有機金属を原料と
したた場合、前記熱力学的に安定な金属酸化物上への金
属層の気相成長(堆積)は困難である。そこで、たとえ
ば金属酸化物層(膜)の一部と、Si酸化物膜の一部を選
択的に除去して、Si基板表面を露出する開口部を設け、
たとえばAl系の原料ガスにさらしAl膜を成長させたと
き、前記金属酸化物層上へのAl堆積(成長)は起こら
ず、前記選択した領域面(露出面)にのみ金属膜が成長
することになる。
According to the second aspect of the invention, an insulating layer layer containing a metal oxide film which is thermodynamically stabler than an oxide film of a metal forming a metal layer to be deposited / grown on the surface of a supporting substrate by chemical vapor deposition. By forming, the selection ratio between the insulating layer and the supporting substrate is generally set to be large. That is, generally, when vapor phase growth using an organic metal as a raw material occurs on the metal oxide, the metal portion of the organic metal adheres to the oxygen side on the surface of the metal oxide. That is, it is said that the reduction reaction of the substance constituting the surface occurs. If a metal oxide film (insulator layer) that is thermodynamically stable is used as a mask rather than a metal oxide forming a metal thin film, reduction by organometallic molecules becomes extremely difficult. Therefore, when an organic metal is used as a raw material, vapor phase growth (deposition) of a metal layer on the thermodynamically stable metal oxide is difficult. Therefore, for example, a part of the metal oxide layer (film) and a part of the Si oxide film are selectively removed to provide an opening exposing the surface of the Si substrate,
For example, when an Al film is grown by exposing it to an Al-based source gas, Al deposition (growth) on the metal oxide layer does not occur, and the metal film grows only on the selected region surface (exposed surface). become.

【0011】また、第3の発明においては、原料の有機
金属化合物ガスが2種以上の混合系で用いられ、これら
の分解・成長速度は互いに異なるとともに、前記の分解
・成長開始温度が所定の温度に設定されていることに伴
い、平坦性の良好な金属薄膜が形成される。つまり、各
有機金属化合物ガスでは、自己触媒的に作用して分解を
促進したり、また薄膜の堆積・成長を抑制したりして、
1原子層程度の金属薄膜の堆積・成長後においては、前
記成長膜の厚さ方向へ優先的に成長・堆積するので、飛
躍的に表面平滑性の向上された金属薄膜が形成されるこ
とになる。
Further, in the third invention, the organometallic compound gas as a raw material is used in a mixed system of two or more kinds, and the decomposition / growth rates thereof are different from each other, and the decomposition / growth starting temperature is predetermined. As the temperature is set, a metal thin film having good flatness is formed. In other words, each organometallic compound gas acts as an autocatalyst to promote decomposition, suppresses deposition / growth of thin films,
After the deposition / growth of a metal thin film of about one atomic layer, the growth / growth is preferentially performed in the thickness direction of the growth film, so that a metal thin film with dramatically improved surface smoothness is formed. Become.

【0012】[0012]

【実施例】以下に本発明の実施例を詳細に説明する。EXAMPLES Examples of the present invention will be described in detail below.

【0013】実施例1 図1 (a)〜 (e)は、Al薄膜の形成方法の実施態様を模式
的に示す断面図と平面図であり、先ず、図1 (a)に断面
的に示すごとく、たとえばSiウエハーなどの基板1を用
意し、このSiウエハー1面上に厚さ 100nm程度の非晶質
SiO2 膜2aを形成した後、前記非晶質 SiO2 膜2a面上に
厚さ50nm程度の非晶質 SiN膜3を、さらに前記非晶質 S
iN膜3面上に厚さ10nm程度の非晶質 SiO2 膜2bを順次堆
積・形成する。次いで、図1 (b)に断面的に,図1 (c)
に平面的に示すごとく、前記堆積・形成した非晶質 SiO
2 膜2bについて、フォトエッチング処理を施して、50nm
のピッチで,一辺の長さが20nmの開口部4を形設し、非
晶質 SiN膜3の一部を露出させた。なお、ここで開口部
4は一辺の長さが20〜 200nm程度が好ましい。
Example 1 FIGS. 1 (a) to 1 (e) are a sectional view and a plan view schematically showing an embodiment of a method for forming an Al thin film. First, FIG. 1 (a) is a sectional view. For example, a substrate 1 such as a Si wafer is prepared, and an amorphous film having a thickness of about 100 nm is formed on the surface of the Si wafer 1.
After forming the SiO 2 film 2a, the amorphous SiN film 3 having a thickness of about 50nm in the amorphous SiO 2 film 2a surface, further wherein the amorphous S
An amorphous SiO 2 film 2b having a thickness of about 10 nm is sequentially deposited and formed on the surface of the iN film 3. Then, in cross section in FIG. 1 (b), FIG.
As shown in plan view in FIG.
2 Film 2b is photo-etched to 50 nm
Apertures 4 each having a side length of 20 nm were formed at a pitch of 1 to expose a part of the amorphous SiN film 3. The opening 4 preferably has a side length of about 20 to 200 nm.

【0014】その後、予め用意しておいた常套的な化学
気相成長装置に、前記非晶質 SiN膜3の一部を露出させ
たSiウエハー1をセットし、トリイソブチルアルミニウ
ムを原料ガスとして化学気相成長によって、図1 (d)に
断面的に示すごとく、前記露出させた非晶質 SiN膜3上
(開口部4内)にAl5aを選択的に堆積・成長させた。こ
のAl薄膜5aの堆積・成長に当たっては、Siウエハー1温
度を 300℃とした。なお、この化学気相成長において
は、非晶質 SiO2 膜2b上にはAl薄膜5aが堆積せず、非晶
質 SiN膜3が露出した開口部4にのみ選択的にAl薄膜5a
で埋められた。この選択性の発現は絶縁体膜を構成する
非晶質 SiO2 膜2b中の Oと非晶質 SiN膜3中の Nとの電
気的陰性度の差に起因すると考えられる。つまり、電気
的陰性度の低い原子を含む絶縁体膜を開口部4に露出さ
せるように、2種類の絶縁膜の組み合わせにより基本的
には選択性を発現できる。
Then, the Si wafer 1 with a part of the amorphous SiN film 3 exposed is set in a conventional chemical vapor deposition apparatus prepared in advance, and chemical reaction is performed using triisobutylaluminum as a source gas. By vapor phase epitaxy, Al5a was selectively deposited and grown on the exposed amorphous SiN film 3 (inside the opening 4) as shown in a sectional view in FIG. In depositing and growing the Al thin film 5a, the temperature of the Si wafer 1 was set to 300 ° C. In this chemical vapor deposition, the Al thin film 5a is not deposited on the amorphous SiO 2 film 2b, and the Al thin film 5a is selectively formed only in the opening 4 where the amorphous SiN film 3 is exposed.
Filled with. It is considered that the expression of this selectivity is due to the difference in the electronegativity between O in the amorphous SiO 2 film 2b and N in the amorphous SiN film 3 which constitute the insulator film. That is, basically, selectivity can be exhibited by combining two kinds of insulating films so that the insulating film containing atoms having low electronegativity is exposed in the opening 4.

【0015】本発明においては、前記非晶質 SiN膜3が
露出した開口部4にのみ選択的にAl薄膜5aで埋めた状態
で終了してもよいが、図1 (e)に断面的に示すごとく、
開口部4を埋めたAl薄膜5aを含む全面に、非選択的に厚
さ 400nm程度にAl5bを堆積・成長させることも可能であ
る。なお、前記非選択成長への切り替えは、原料ガスの
予備加熱温度を 200℃にすることによって行い、またこ
の非選択成長はスパッタリングなどの物理蒸着によって
行ってもよい。
In the present invention, the amorphous SiN film 3 may be finished in a state where it is selectively filled with the Al thin film 5a only in the exposed opening 4, but in FIG. As shown,
It is also possible to non-selectively deposit and grow Al5b to a thickness of about 400 nm on the entire surface including the Al thin film 5a filling the opening 4. The non-selective growth may be switched by setting the preheating temperature of the source gas to 200 ° C., and the non-selective growth may be performed by physical vapor deposition such as sputtering.

【0016】前記によって形成したAl薄膜5aなどを 350
℃,30分間熱処理した後、Al薄膜5aの結晶性をX線回折
によって調べたところAlの回折ピ−クは、 (111)ピ−ク
のみ観察され、さらに透過電子線回折によりAl結晶の基
板(Siうえはー)面内方向の回転角は 3°以内となって
おり、Al薄膜5aなどはほぼ単結晶になっていることが確
認された。なお、図2は基板形状と堆積・成長させたAl
薄膜5a,5bとの結晶方位を示す模式図である。
The Al thin film 5a formed by the above
When the crystallinity of the Al thin film 5a was examined by X-ray diffraction after heat treatment at 30 ° C for 30 minutes, only the (111) peak was observed as the diffraction peak of Al. It was confirmed that the rotation angle in the in-plane direction (Si top) was within 3 °, and that the Al thin film 5a and the like were almost single crystals. 2 shows the shape of the substrate and the deposited and grown Al.
It is a schematic diagram which shows the crystal orientation with thin films 5a and 5b.

【0017】また、前記堆積・成長させたAl薄膜5a,5b
を線幅 1.5μm にパターニングして、基板温度を 150
℃,電流密度 1×107 A/cm2 の条件で、エレクトロマイ
グレーション耐性を加速試験・評価したところ、図3に
示すごとくであり、抵抗変化率からみて、従来のAl配線
に較べて高い信頼性を有していた。
Further, the deposited and grown Al thin films 5a and 5b.
To a line width of 1.5 μm,
The electromigration resistance was accelerated and evaluated under the conditions of ℃ and current density of 1 × 10 7 A / cm 2 , as shown in Fig. 3. The resistance change rate shows higher reliability than the conventional Al wiring. Had sex.

【0018】実施例2 この実施例はSi基板、金属またはSi配線上に、Si酸化物
膜,AL酸化物よりも熱力学的に安定な金属酸化物の膜を
順次成膜し、前記Si酸化物膜および金属酸化物膜の一部
を選択的に除去(開口部を形成)して、露出したSi基板
や金属またはSi配線上に、Alの CVD用原料ガスの雰囲気
中にさらして、露出した領域面にAl薄膜を選択的に成長
させる例である。
Example 2 In this example, a Si oxide film and a metal oxide film, which is more thermodynamically stable than AL oxide, are sequentially formed on a Si substrate, metal or Si wiring, and the Si oxidation is performed. Selective removal of a part of the material film and metal oxide film (formation of an opening) and exposure on the exposed Si substrate or metal or Si wiring in the atmosphere of Al source gas for CVD to expose This is an example in which an Al thin film is selectively grown on the formed region surface.

【0019】この実施例の場合、つまり金属酸化物膜上
へ、有機金属の原料ガスから CVDを行う場合、一般に有
機金属の金属部分は酸化物膜表面上の酸素サイドに付着
する(表面を構成する物質の還元反応が起こる)といわ
れている。したがって、 CVDを行うときのマスクとして
は、酸化ベリリウム膜、酸化カルシウム膜、酸化セリウ
ム膜、酸化エルビウム膜、酸化ランタン膜、酸化リチウ
ム膜、酸化ルテチウム膜、酸化マグネシウム膜、酸化ネ
オジウム膜、酸化スカンジウム膜、酸化ストロンチウム
膜、酸化タンタル膜、酸化トリウム膜、酸化イットリウ
ム膜、酸化イッテルビウム膜、酸化ホルミウム膜、酸化
ツリウム膜、酸化ジスプロシウム膜、酸化サマリウム
膜、リチウム・アルミ複合酸化物膜、ナトリウム・アル
ミ複合酸化物膜、ベリリウム・アルミ複合酸化物膜、マ
グネシウム・アルミ複合酸化物膜、または、リチウム・
チタン複合酸化物膜が用いられる。これらの金属酸化物
はSi酸化物よりも熱力学的に安定であって、有機Al分子
による還元がきわめて困難であるため、これらの金属酸
化物上への有機金属ガスを材料として用いたAl薄膜のCV
Dによる堆積・成長がはきわめて困難となる。
In the case of this embodiment, that is, when CVD is performed on the metal oxide film from the source gas of the organic metal, the metal part of the organic metal is generally attached to the oxygen side on the surface of the oxide film (the surface is formed). It is said that the reduction reaction of the substance that occurs occurs. Therefore, as a mask when performing CVD, a beryllium oxide film, a calcium oxide film, a cerium oxide film, an erbium oxide film, a lanthanum oxide film, a lithium oxide film, a lutetium oxide film, a magnesium oxide film, a neodymium oxide film, and a scandium oxide film. , Strontium oxide film, tantalum oxide film, thorium oxide film, yttrium oxide film, ytterbium oxide film, holmium oxide film, thulium oxide film, dysprosium oxide film, samarium oxide film, lithium-aluminum composite oxide film, sodium-aluminum composite oxide film Material film, beryllium-aluminum composite oxide film, magnesium-aluminum composite oxide film, or lithium
A titanium composite oxide film is used. Since these metal oxides are more thermodynamically stable than Si oxides and are extremely difficult to reduce by organic Al molecules, Al thin films using organic metal gas on these metal oxides as materials CV
Deposition and growth by D becomes extremely difficult.

【0020】そこで、前記金属酸化物膜およびSi酸化物
膜のそれぞれ一部を除去してSi基板面などを露出する開
口部を形成し、露出部面上にAl薄膜を堆積・成長する場
合、広い堆積条件下でAl薄膜の選択成長が実現される。
Therefore, when the metal oxide film and the Si oxide film are partially removed to form an opening for exposing the Si substrate surface and the like, and an Al thin film is deposited and grown on the exposed surface, Selective growth of Al thin films is realized under a wide range of deposition conditions.

【0021】次に、この実施例について具体的に説明す
る。
Next, this embodiment will be specifically described.

【0022】先ず、Si基板面上に通常の工程によりSi酸
化物膜を形成する。その後、前記Si酸化物膜上に、AL酸
化物よりも熱力学的に安定な厚さ20nm程度の金属酸化物
膜(酸化ベリリウム膜など)を堆積する。次に、接続部
を成す領域(部分)をたとえば写真蝕刻法により選択的
に除去し、金属酸化物膜およびSi酸化物膜を貫通する開
口部(孔)を形設する。次いで、トリイソブチルアルミ
ニウムの分圧 0.1Torr、キャリアのArガス60sccmで全圧
1 Torr の減圧雰囲気下で CVDを行って、図4に断面的
に示すようなAl薄膜配線を行った。図4において、6は
Si基板、7はSi酸化物膜、8はAL酸化物よりも熱力学的
に安定な金属酸化物膜、9は開口部(孔)、10はAl薄膜
配線をそれぞれ示す。
First, a Si oxide film is formed on the surface of a Si substrate by a normal process. After that, a metal oxide film (such as a beryllium oxide film) having a thickness of about 20 nm, which is more thermodynamically stable than AL oxide, is deposited on the Si oxide film. Next, the region (portion) forming the connection portion is selectively removed by, for example, a photo-etching method to form an opening portion (hole) penetrating the metal oxide film and the Si oxide film. Next, the partial pressure of triisobutylaluminum is 0.1 Torr, and the total pressure is 60 sccm of Ar gas of the carrier.
CVD was performed in a reduced pressure atmosphere of 1 Torr to form an Al thin film wiring as shown in cross section in FIG. In FIG. 4, 6 is
Si substrate, 7 is a Si oxide film, 8 is a metal oxide film which is thermodynamically more stable than AL oxide, 9 is an opening (hole), and 10 is an Al thin film wiring.

【0023】なお、上記具体例において、AL酸化物より
も熱力学的に安定な金属酸化物膜として選ばれる各金属
酸化物と、選択成長が行われる温度の上限との関係を表
1に示す。選択成長がおこる温度の上限は酸化膜上でAl
薄膜の堆積が始まる温度で決まる。この表1から、確か
に前述の金属酸化物表面を用いると、選択成長のおこる
温度範囲が高温側に拡大することがわかる。(以下余
白) 表1 シリコン酸化膜 300℃ 酸化ベリリウム膜 344℃ 酸化カルシウム膜 350℃ 酸化セリウム膜 341℃ 酸化エルビウム膜 350℃ 酸化ランタン膜 341℃ 酸化リチウム膜 339℃ 酸化ルテチウム膜 349℃ 酸化マグネシウム膜 341℃ 酸化ネオジウム膜 343℃ 酸化スカンジウム膜 350℃ 酸化ストロンチウム膜 339℃ 酸化タンタル膜 350℃ 酸化トリウム膜 346℃ 酸化イットリウム膜 343℃ 酸化イッテルビウム膜 343℃ 酸化ホルミウム膜 349℃ 酸化ツリウム膜 350℃ 酸化ジスプロシウム膜 348℃ 酸化サマリウム膜 344℃ リチウム・アルミ複合酸化物膜 339℃ ナトリウム・アルミ複合酸化物膜 331℃ ベリリウム・アルミ複合酸化物膜 332℃ マグネシウム・アルミ複合酸化物膜 334℃ リチウム・チタン複合酸化物膜 330℃ 実施例3 以下の実施例は、金属薄膜の堆積・成長開始温度の異な
る複数種の有機金属化合物を原料ガスとし、金属薄膜を
形成する場合であり、この金属薄膜の形成方法において
は、遷移金属を含む薄膜の存在を前提としながら、堆積
・成長開始温度の選択・設定がポイントになる。すなわ
ち、金属薄膜、たとえばAl薄膜を堆積・成長させる基板
をAlとしたときのAl堆積開始温度よりも、最初の有機Al
化合物ガスの堆積開始温度を低温に選択・設定する必要
がある。換言すると、最初の低温に選択・設定した有機
Al化合物ガスの堆積開始温度で、その後の堆積・成長を
続行してもよいし、最初の有機Al化合物ガスの堆積開始
温度から昇温させてもよいが、少なくとも当初は、前記
のように低温に設定する。このような条件下において、
被堆積基板上での原料ガスの分解が、堆積膜上における
原料ガスの分解よりも促進されるのは、基板温度が比較
的低いときである。しかし、数原子層のAL超薄膜を形成
した後、より低温で分解する性質を有する他のAl系原料
ガスを供給し、化学気相成長を行ことにより堆積速度を
落とさずに達成し得る。たとえば、最初にトリイソブチ
ルアルミニウムを原料ガスとして、被堆積基板上にAl超
薄膜を形成し、続いてより低温で分解するジメチルアル
ミニウムハイドライドを原料ガスとする化学気相成長に
よって、所定の膜厚のAl薄膜を形成する。このような手
段により、任意の膜厚を有する配線用Al薄膜を高い堆積
速度にて形成することが可能となる。そして、第2段階
の化学気相成長法においては、被堆積基板表面がすでに
同じくAl超薄膜にて覆われているため、Al薄膜を表面平
滑性を保持したまま成長させることが可能となる。
In the above specific example, Table 1 shows the relationship between each metal oxide selected as a metal oxide film thermodynamically stabler than AL oxide and the upper limit of the temperature at which the selective growth is performed. . The upper limit of the temperature at which selective growth occurs is Al on the oxide film.
Determined by the temperature at which thin film deposition begins. It can be seen from Table 1 that the temperature range in which selective growth occurs is certainly widened to the high temperature side when the above-mentioned metal oxide surface is used. (Table 1) Silicon oxide film 300 ℃ Beryllium oxide film 344 ℃ Calcium oxide film 350 ℃ Cerium oxide film 341 ℃ Erbium oxide film 350 ℃ Lanthanum oxide film 341 ℃ Lithium oxide film 339 ℃ Lutetium oxide film 349 ℃ Magnesium oxide film 341 ℃ neodymium oxide film 343 ℃ scandium oxide film 350 ℃ strontium oxide film 339 ℃ tantalum oxide film 350 ℃ thorium oxide film 346 ℃ yttrium oxide film 343 ℃ ytterbium oxide film 343 ℃ holmium oxide film 349 ℃ thulium oxide film 350 ℃ dysprosium oxide film 348 ℃ samarium oxide film 344 ℃ lithium-aluminum composite oxide film 339 ℃ sodium-aluminum composite oxide film 331 ℃ beryllium-aluminum composite oxide film 332 ℃ magnesium-aluminum composite oxide film 334 ℃ lithium-titanium composite oxide film 330 C. Example 3 The following example is for depositing and forming a metal thin film. This is a case where a metal thin film is formed by using a plurality of kinds of organometallic compounds having different starting temperatures as a source gas. The point is the selection and setting of. That is, when the substrate on which a metal thin film, for example, an Al thin film is deposited and grown, is Al, the first organic Al
It is necessary to select and set the deposition start temperature of the compound gas to a low temperature. In other words, the organic selected and set to the first low temperature
At the deposition start temperature of the Al compound gas, subsequent deposition / growth may be continued, or the temperature may be raised from the deposition start temperature of the first organic Al compound gas, but at least initially, the temperature is low as described above. Set to. Under these conditions,
The decomposition of the source gas on the deposition target substrate is promoted more than the decomposition of the source gas on the deposited film when the substrate temperature is relatively low. However, it can be achieved without lowering the deposition rate by forming another ultra-thin film of an atomic layer of AL and then supplying another Al-based source gas having a property of decomposing at a lower temperature and performing chemical vapor deposition. For example, first, by using triisobutylaluminum as a source gas, an Al ultrathin film is formed on a substrate to be deposited, and then by chemical vapor deposition using dimethylaluminum hydride that decomposes at a lower temperature as a source gas, a predetermined film thickness is obtained. Form an Al thin film. By such means, it becomes possible to form an Al thin film for wiring having an arbitrary film thickness at a high deposition rate. Then, in the second-stage chemical vapor deposition method, the surface of the deposition target substrate is already covered with the Al ultrathin film, so that the Al thin film can be grown while maintaining the surface smoothness.

【0024】次に、実施態様を模式的に示す図5 (a)〜
(d)を参照して、具体例を説明する。ここでは、有機金
属化合物として有機Al化合物の使用例を示すが、これに
限定されない。
Next, FIG. 5 (a) to FIG.
A specific example will be described with reference to (d). Here, an example of using an organic Al compound as the organic metal compound is shown, but the invention is not limited thereto.

【0025】実施例3a 原料ガスとしてトリイソブチルアルミニウム((i- C4
H 9 3 Al)およびジメチルアルミニウムハイドライド
((CH3 2 Al・H)を使用し、熱 CVDによりAl薄膜を形
成した。すなわち、図5 (a)〜 (b)に断面的に示すごと
く、被堆積基板11面のSi酸化膜12上に原料ガスの分解を
促進するためにアモルファスAl−Pt金属薄膜13をスパッ
タリング法により厚さ20nmに形成したものを用いた。こ
こで、Al−Ptの組成比はAl:60atomic%、Pt:40atomic
%である。なお、原料ガスの分解を十分に促進するため
にはPtが30atomic%以上含まれていることが望ましい。
Example 3a Triisobutylaluminum ((i-C 4
H 9 ) 3 Al) and dimethyl aluminum hydride ((CH 3 ) 2 Al · H) were used to form Al thin films by thermal CVD. That is, as shown in cross-section in FIGS. 5 (a) and 5 (b), an amorphous Al—Pt metal thin film 13 is formed on the Si oxide film 12 on the surface of the deposition target substrate 11 by a sputtering method in order to accelerate the decomposition of the source gas. The one formed to a thickness of 20 nm was used. Here, the composition ratio of Al-Pt is Al: 60atomic%, Pt: 40atomic
%. In addition, in order to sufficiently accelerate the decomposition of the raw material gas, it is desirable that Pt is contained at 30 atomic% or more.

【0026】前記アモルファスAl−Pt金属薄膜13を形成
した基板11上に、基板温度 200℃に加熱設定し、図5
(c)〜 (d)に断面的に示すごとく、トリイソブチルアル
ミニウム 100sccmを 5分間供給し、同一基板温度にて引
き続きジメチルアルミニウムハイドライドを 7分間堆積
した。この場合、トリイソブチルアルミニウムの供給に
よりAl−Pt上に約 0.5nmのAl超薄膜が形成され、その後
のジメチルアルミニウムハイドライドの供給により最終
的に厚さ約 200nmのAl薄膜が形成された。
On the substrate 11 on which the amorphous Al--Pt metal thin film 13 is formed, the substrate temperature is set to 200.degree.
As shown in cross sections in (c) to (d), 100 sccm of triisobutylaluminum was supplied for 5 minutes, and dimethylaluminum hydride was continuously deposited for 7 minutes at the same substrate temperature. In this case, the supply of triisobutylaluminum formed an ultrathin film of Al of about 0.5 nm on Al-Pt, and the subsequent supply of dimethylaluminum hydride finally formed an Al thin film of about 200 nm thickness.

【0027】この形成されたAl薄膜は、その平均表面粗
さが 5nm以下であり、すぐれた表面平滑性を有するAl薄
膜が化学気相成長により得られた。
The Al thin film thus formed had an average surface roughness of 5 nm or less, and an Al thin film having excellent surface smoothness was obtained by chemical vapor deposition.

【0028】一方、比較例として同一基板および基板温
度にてトリイソブチルアルミニウム100sccmのみを 1時
間供給した場合においては、Al薄膜の表面平滑性は同程
度であるものの、膜厚が約 6nmとなり堆積速度の低さが
問題となる。また、基板温度を 300℃としてトリイソブ
チルアルミニウムを 5分間供給し、引き続きジメチルア
ルミニウムハイドライドを 7分間供給した比較例におい
ては、基板温度が高いためにAlの島状成長が顕著になり
平均表面粗さは50nm程度と平滑性の点で問題があった。
さらに、基板温度 200℃にて 100sccmのジメチルアルミ
ニウムハイドライドのみを供給した比較例においても、
平均表面粗さは10nmとなり、平滑性の点でやや劣ってい
た。
On the other hand, as a comparative example, when only 100 sccm of triisobutylaluminum was supplied for one hour at the same substrate and substrate temperature, although the surface smoothness of the Al thin film was about the same, the film thickness was about 6 nm and the deposition rate was about 6 nm. Is low. In addition, in the comparative example in which the substrate temperature was 300 ° C., triisobutylaluminum was supplied for 5 minutes, and then dimethylaluminum hydride was supplied for 7 minutes, the island temperature growth of Al became remarkable due to the high substrate temperature, and the average surface roughness was increased. Had a problem with smoothness of about 50 nm.
Furthermore, in a comparative example in which only 100 sccm of dimethyl aluminum hydride was supplied at a substrate temperature of 200 ° C.,
The average surface roughness was 10 nm, which was slightly inferior in smoothness.

【0029】実施例3b 原料ガスとしてトリイソブチルアルミニウム((i-C4 H
9 3 Al)およびトリメチルアミンアラン((CH3 3
NAlH3 )を使用し、熱 CVDによりアルミニウム薄膜を形
成した。すなわち、被堆積基板としては、Si酸化膜上
に、原料ガスの分解を促進するためにアモルファスAl−
Pt金属薄膜をスパッタリング法により厚さ20nm形成した
ものを用いた。ここで、AlとPrの組成比はAl:60atomic
%、Pt:40atomic%である。なお、原料ガスの分解を十
分に促進するためには、Ptが30atomic%以上含まれてい
ることが望ましい。
Example 3b Triisobutylaluminum ((iC 4 H
9 ) 3 Al) and trimethylamine alane ((CH 3 ) 3
NAlH 3 ) was used to form an aluminum thin film by thermal CVD. That is, as the substrate to be deposited, on the Si oxide film, an amorphous Al-
A Pt metal thin film having a thickness of 20 nm formed by a sputtering method was used. Here, the composition ratio of Al and Pr is Al: 60atomic.
%, Pt: 40 atomic%. In order to sufficiently promote the decomposition of the raw material gas, it is desirable that Pt is contained at 30 atomic% or more.

【0030】前記基板上に、基板温度 200℃にてトリイ
ソブチルアルミニウム 100sccmを 5分間供給し、基板温
度を 160℃に下げてた後トリメチルアミンアランを 2分
間供給してAl薄膜を堆積した。この場合、トリイソブチ
ルアルミニウムの供給によりAl−Pt上に約 0.5nmのAl超
薄膜が形成され、その後のトリメチルアミンアランの供
給により最終的に厚さ約 200nmのAl薄膜が形成された。
ここで形成されたAl薄膜の平均表面粗さは 3nm以下であ
り、すぐれた表面平滑性を有するAl薄膜が化学気相成長
により得られた。
On the substrate, triisobutylaluminum 100 sccm was supplied at a substrate temperature of 200 ° C. for 5 minutes, the substrate temperature was lowered to 160 ° C., and then trimethylamine alane was supplied for 2 minutes to deposit an Al thin film. In this case, the supply of triisobutylaluminum formed an Al ultra-thin film of about 0.5 nm on Al-Pt, and the subsequent supply of trimethylamine alane finally formed an Al thin film of about 200 nm thickness.
The Al thin film formed here had an average surface roughness of 3 nm or less, and an Al thin film having excellent surface smoothness was obtained by chemical vapor deposition.

【0031】比較例として基板温度 160℃にて 100sccm
のトリメチルアミンアランのみを供給した場合には、平
均表面粗さは20nmとなり、平滑性の点で劣っていた。
As a comparative example, 100 sccm at a substrate temperature of 160 ° C.
When only trimethylamine alane was supplied, the average surface roughness was 20 nm, which was inferior in smoothness.

【0032】実施例3c 本実施例においては、原料ガスとしてトリイソブチルア
ルミニウム((i-C4 H9 3 Al)およびジメチルアルミ
ニウムハイドライド((CH3 2 Al・H)を使用し、熱 C
VDによりAl薄膜を形成した。すなわち、被堆積基板とし
ては、Si酸化膜上に原料ガスの分解を促進するためにア
モルファスAl−Pd金属薄膜をスパッタリング法により、
厚さ20nm形成したものを用いた。AlとPdの組成比はAl:
60atomic%、Pd:40atomic%である。なお、原料ガスの
分解を十分に促進するためにはPdが30atomic%以上含ま
れていることが望ましい。
Example 3c In this example, triisobutylaluminum ((iC 4 H 9 ) 3 Al) and dimethylaluminum hydride ((CH 3 ) 2 Al.H) were used as source gases, and heat C
An Al thin film was formed by VD. That is, as the substrate to be deposited, an amorphous Al-Pd metal thin film is sputtered on the Si oxide film in order to accelerate the decomposition of the source gas,
A film having a thickness of 20 nm was used. The composition ratio of Al and Pd is Al:
60atomic% and Pd: 40atomic%. It is desirable that Pd is contained in an amount of 30 atomic% or more in order to sufficiently accelerate the decomposition of the raw material gas.

【0033】前記基板上に基板温度 200℃にてトリイソ
ブチルアルミニウム 100sccmを 5分間供給し、同一基板
温度にて引き続きジメチルアルミニウムハイドライドを
7分間堆積した。この場合、トリイソブチルアルミニウ
ムの供給によりAl−Pd上に約0.5nmのAl超薄膜が形成さ
れ、その後のジメチルアルミニウムハイドライドの供給
により最終的には厚さ約 200nmのAl薄膜が形成された。
100 sccm of triisobutylaluminum was supplied onto the above substrate at a substrate temperature of 200 ° C. for 5 minutes, and dimethylaluminum hydride was continuously added at the same substrate temperature.
Deposited for 7 minutes. In this case, the supply of triisobutylaluminum formed an ultrathin film of Al of about 0.5 nm on Al-Pd, and the subsequent supply of dimethylaluminum hydride finally formed an Al thin film of about 200 nm thickness.

【0034】前記形成したAl薄膜の平均表面粗さは 5nm
以下であり、すぐれた表面平滑性を有するAL薄膜が化学
気相成長により得られた。
The average surface roughness of the formed Al thin film is 5 nm.
The following were obtained, and an AL thin film having excellent surface smoothness was obtained by chemical vapor deposition.

【0035】なお、比較例として原料ガスの分解を促進
する金属薄膜を形成しない場合を行った。被堆積基板と
してシリコン熱酸化膜上およびSi (100)単結晶、Si (11
1)単結晶を用いた場合、いずれも基板温度 200℃におい
てはトリイソブチルアルミニウムによるアルミニウム堆
積は起こらなかった。
As a comparative example, a case where a metal thin film for promoting decomposition of the raw material gas was not formed was used. As a substrate for deposition, on the silicon oxide film and Si (100) single crystal, Si (11)
1) When single crystal was used, aluminum deposition by triisobutylaluminum did not occur at a substrate temperature of 200 ℃.

【0036】実施例3d 原料ガスとしてトリイソブチルアルミニウム((i-C4 H
9 3 Al)およびジメチルアルミニウムハイドライド
((CH3 2 Al・H))を使用し、熱 CVDによりアルミニ
ウムを選択的にヴィアホールに埋め込んだ。すなわち、
図6 (a) (f)に実施態様を模式的に示すごとく、被堆積
基板としては、図6 (a)〜 (c)に断面的に示すように、
Al配線層14上にアモルファスAl−Pt金属薄膜層13を 200
nm形成し、この上に層間絶縁膜15として 1μm のSi酸化
膜を形成した後、このSi酸化膜15の所定の位置をアモル
ファスAl−Pt層まで開口し、図6 (d)に断面的に示すよ
うに、ヴィアホール16を形成したものを用いた。ヴィア
ホール16の径は 1μm , 0.5μm ,0.25μm の 3種類を
用意した。これらの基板上に、図6 (e)〜 (f)に断面的
に示すように、それぞれ基板温度 200℃にてトリイソブ
チルアルミニウム 100sccmを 5分間供給し、同一基板温
度にて引き続きジメチルアルミニウムハイドライドを35
分間Al層17を堆積した。
Example 3d Triisobutylaluminum ((iC 4 H
9 ) 3 Al) and dimethyl aluminum hydride ((CH 3 ) 2 Al · H)) were used to selectively bury aluminum in the via holes by thermal CVD. That is,
As shown schematically in FIGS. 6 (a) and 6 (f), the substrate to be deposited has a cross section shown in FIGS. 6 (a) to 6 (c).
Amorphous Al-Pt thin metal film layer 13 is
After forming a 1 nm thick Si oxide film as an interlayer insulating film 15 on this, a predetermined position of this Si oxide film 15 is opened up to the amorphous Al-Pt layer, and a cross section is shown in FIG. 6 (d). As shown, a via hole 16 was used. We prepared three types of via holes 16 with diameters of 1 μm, 0.5 μm, and 0.25 μm. As shown in the sectional views of FIGS. 6 (e) to 6 (f), 100 sccm of triisobutylaluminum was supplied at a substrate temperature of 200 ° C. for 5 minutes on each of these substrates, and dimethylaluminum hydride was continuously added at the same substrate temperature. 35
Al layer 17 was deposited for minutes.

【0037】上記Al薄膜の形成条件においてAlはヴィア
ホール16内にのみ選択的に埋め込まれ、かつ埋め込まれ
たAl層17の平均表面粗さは 5nm以下であった。また埋め
込まれるAl層17の堆積速度はヴィアホール16の径に依存
せず、埋め込み後の基板面の平坦性が上がり、Al配線層
の形成が容易になった。
Under the above conditions for forming the Al thin film, Al was selectively embedded only in the via hole 16, and the average surface roughness of the embedded Al layer 17 was 5 nm or less. Further, the deposition rate of the Al layer 17 to be embedded did not depend on the diameter of the via hole 16, and the flatness of the substrate surface after the filling was improved, and the Al wiring layer was easily formed.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明による金属薄膜の形成方法によれ
ば、ストレスマイグレ−ション、エレクトロマイグレ−
ションに対して耐性の高い結晶方位が3次元的に揃った
Al薄膜の形成が可能であり、またこのように形成された
金属薄膜は微細配線の形成に適する。つまり、微細配線
用金属薄膜を非晶質絶縁膜上に形成することができるた
め、ULSIなどの構成においても、大幅に信頼性が向上し
たULSIが得られるので、その工業的価値は極めて大き
い。また、本発明によるAl薄膜の形成方法によれば、表
面平滑性のすぐれたAl薄膜を化学気相成長法により形成
することができるため、化学気相成長法を半導体装置の
極微細なAl配線の形成も可能となり、実用的に多くの利
点をもたらすものといえる。
According to the method for forming a metal thin film of the present invention, stress migration and electromigration are performed.
Crystal orientations with high resistance to ionization are three-dimensionally aligned
An Al thin film can be formed, and the metal thin film thus formed is suitable for forming fine wiring. In other words, since the metal thin film for fine wiring can be formed on the amorphous insulating film, a ULSI with greatly improved reliability can be obtained even in a ULSI structure or the like, so that its industrial value is extremely large. Further, according to the method for forming an Al thin film of the present invention, an Al thin film having excellent surface smoothness can be formed by the chemical vapor deposition method. It can be said that it is possible to form the above, and it brings many advantages practically.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(a), (b), (c), (d), (e)は本発明に係る
薄膜形成方法の実施態様例を、工程順にそれぞれ模式的
に示す断面図および平面図。
1 (a), (b), (c), (d), and (e) are cross-sectional views and plan views each schematically showing an embodiment of a thin film forming method according to the present invention in the order of steps.

【図2】本発明に係る薄膜形成方法で形成したAl金属薄
膜の結晶方位と基板形状とを示す模式図。
FIG. 2 is a schematic view showing a crystal orientation and a substrate shape of an Al metal thin film formed by the thin film forming method according to the present invention.

【図3】本発明に係る薄膜形成方法で形成したAl金属薄
膜の耐エレクトロマイグレ−ション例を示す曲線図。
FIG. 3 is a curve diagram showing an example of electromigration resistance of an Al metal thin film formed by the thin film forming method according to the present invention.

【図4】本発明に係る薄膜形成方法で選択的にAl金属薄
膜を形成した構造例を示す断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a structural example in which an Al metal thin film is selectively formed by the thin film forming method according to the present invention.

【図5】(a), (b), (c), (d)は本発明に係る薄膜形
成方法の他の実施態様例を、工程順にそれぞれ模式的に
示す断面図。
5 (a), (b), (c) and (d) are cross-sectional views schematically showing another embodiment example of the thin film forming method according to the present invention in the order of steps.

【図6】(a), (b), (c), (d), (e), (f)は本発明
に係る薄膜形成方法のさらに他の実施態様例を、工程順
にそれぞれ模式的に示す断面図。
6 (a), (b), (c), (d), (e), and (f) are schematic diagrams of still another embodiment of the thin film forming method according to the present invention, in the order of steps. Sectional drawing to show.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11…Siウエハ−(Si基板) 2a,2b…非晶質 SiO
2 膜 3…非晶質SiN膜 4,9…開口部 5a,5
b…Al薄膜 7,12…Si酸化物膜 8…Al酸化物よ
り熱力学的に安定な金属酸化物膜 13…アモルファス
Al−Pt層 10,14…Al配線 15…絶縁膜 16…ヴィアホール
17…Al層
1, 11 ... Si wafer- (Si substrate) 2a, 2b ... Amorphous SiO
2 film 3 ... Amorphous SiN film 4, 9 ... Openings 5a, 5
b ... Al thin film 7,12 ... Si oxide film 8 ... Metal oxide film thermodynamically stabler than Al oxide 13 ... Amorphous
Al-Pt layer 10, 14 ... Al wiring 15 ... Insulating film 16 ... Via hole
17 ... Al layer

フロントページの続き (72)発明者 奥出 信一郎 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 豊田 啓 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内Front page continuation (72) Inventor Shinichiro Okude 1 Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Within the Corporate Research and Development Center, Toshiba Corporation (72) Inventor Kei Toyota, Komukai-shi Toshiba-cho, Kawasaki-shi, Kanagawa Banchi Co., Ltd. Toshiba Research & Development Center

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 絶縁体から成る基体層上に、前記基体層
と材質の異なる絶縁体層を所定パターンに形成する工程
と、 前記絶縁層の形成されていない基体層面上に選択的に化
学的気相成長により3次元的に結晶方位の揃った金属層
を堆積する工程とを具備して成ることを特徴とする金属
薄膜の形成方法。
1. A step of forming an insulator layer of a material different from that of the base layer in a predetermined pattern on a base layer made of an insulator, and a step of selectively chemically forming a base layer surface on which the insulating layer is not formed. And a step of depositing a metal layer having a three-dimensionally uniform crystallographic orientation by vapor phase growth.
【請求項2】 基体層上に絶縁体層を所定パターンに形
成する工程と、 前記絶縁層の形成されていない基体層面上に金属層を選
択的に化学的気相成長により堆積する工程とを具備し、 前記絶縁体層表面が、前記金属層を構成する金属の酸化
物よりも熱力学に安定な金属酸化物で形成されているこ
とを特徴とする金属薄膜の形成方法。
2. A step of forming an insulating layer in a predetermined pattern on the base layer, and a step of selectively depositing a metal layer by chemical vapor deposition on the surface of the base layer on which the insulating layer is not formed. A method of forming a metal thin film, characterized in that the surface of the insulator layer is formed of a metal oxide that is more thermodynamically stable than an oxide of a metal forming the metal layer.
【請求項3】 化学気相成長による金属薄膜の形成方法
であって、金属薄膜の被形成領域面に、遷移金属を含む
薄膜を形成する工程と、前記遷移金属を含む薄膜上に堆
積開始温度の異なる2種類以上の有機金属の原料ガスを
供給し、少なくとも金属薄膜堆積開始時の温度を金属面
に対する金属堆積開始温度より低温に設定し、前記原料
ガスから化学気相成長により前記金属薄膜を堆積させる
工程を具備することを特徴とする金属薄膜の形成方法。
3. A method for forming a metal thin film by chemical vapor deposition, comprising the steps of forming a thin film containing a transition metal on the surface of the formation region of the metal thin film, and a deposition start temperature on the thin film containing the transition metal. Of two or more different kinds of organometallic raw materials are supplied, the temperature at the start of metal thin film deposition is set at a temperature lower than the metal deposition start temperature for the metal surface, and the metal thin film is formed from the raw material gas by chemical vapor deposition. A method for forming a metal thin film, comprising the step of depositing.
JP5401193A 1993-03-15 1993-03-15 Forming method of metallic thin film Withdrawn JPH06267954A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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USRE41747E1 (en) 2001-01-25 2010-09-21 Kyocera Optec Co., Ltd. Metal film and metal film-coated member, metal oxide film and metal oxide film-coated member, thin film forming apparatus and thin film forming method for producing metal film and metal oxide film

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE41747E1 (en) 2001-01-25 2010-09-21 Kyocera Optec Co., Ltd. Metal film and metal film-coated member, metal oxide film and metal oxide film-coated member, thin film forming apparatus and thin film forming method for producing metal film and metal oxide film

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