JPH06291051A - アルミニウム配線の形成方法 - Google Patents
アルミニウム配線の形成方法Info
- Publication number
- JPH06291051A JPH06291051A JP7430693A JP7430693A JPH06291051A JP H06291051 A JPH06291051 A JP H06291051A JP 7430693 A JP7430693 A JP 7430693A JP 7430693 A JP7430693 A JP 7430693A JP H06291051 A JPH06291051 A JP H06291051A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reaction container
- gas
- reaction vessel
- aluminum wiring
- film formation
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 超高真空状態を形成することなく、良質なア
ルミニウム配線膜を形成できるアルミニウム配線の形成
方法を提供することにある。 【構成】 Alを含む原料ガスとして、DMAHを反応
容器10内に供給し、化学気相成長により、アルミニウ
ム配線を形成する。この際、反応容器10内を減圧し、
反応容器10内に残留する残留気体中に含まれる、炭
素、酸素及び窒素よりなる混合気体の分圧が1×10-4
Torr未満となるように、成膜前の反応容器10内の
雰囲気を設定する。
ルミニウム配線膜を形成できるアルミニウム配線の形成
方法を提供することにある。 【構成】 Alを含む原料ガスとして、DMAHを反応
容器10内に供給し、化学気相成長により、アルミニウ
ム配線を形成する。この際、反応容器10内を減圧し、
反応容器10内に残留する残留気体中に含まれる、炭
素、酸素及び窒素よりなる混合気体の分圧が1×10-4
Torr未満となるように、成膜前の反応容器10内の
雰囲気を設定する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム化合物原
料を気化させ、化学気相成長によってアルミニウム配線
を形成するアルミニウム配線の形成方法に関する。
料を気化させ、化学気相成長によってアルミニウム配線
を形成するアルミニウム配線の形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】LSIの微細化に伴い、ヴィア孔によっ
て層間のコンタクトをとるためのAl配線を、化学気相
成長法(CVD:Chemical Vapor Deposition )によっ
て形成する技術が提案されている(特開平2−1704
19)。この際、Al原料としては、DMAH,TM
A,TIBAなどのAlの有機化合物が用いられる。通
常、Alは、酸素、窒素と化合しやすいため、成膜前の
反応容器内に存在する残留気体に、酸素(水等の酸素原
子を含有する分子も含む)、窒素、炭素などが多量に含
まれると、成膜時に酸化物や窒化物が形成され、膜質が
劣化することが知られている。そこで、この欠点を軽減
すべく、被成膜基板の表面やヴィア孔底部などの成膜部
に対し、成膜前にRIE等を施す清浄化工程を含む場合
が多い。
て層間のコンタクトをとるためのAl配線を、化学気相
成長法(CVD:Chemical Vapor Deposition )によっ
て形成する技術が提案されている(特開平2−1704
19)。この際、Al原料としては、DMAH,TM
A,TIBAなどのAlの有機化合物が用いられる。通
常、Alは、酸素、窒素と化合しやすいため、成膜前の
反応容器内に存在する残留気体に、酸素(水等の酸素原
子を含有する分子も含む)、窒素、炭素などが多量に含
まれると、成膜時に酸化物や窒化物が形成され、膜質が
劣化することが知られている。そこで、この欠点を軽減
すべく、被成膜基板の表面やヴィア孔底部などの成膜部
に対し、成膜前にRIE等を施す清浄化工程を含む場合
が多い。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このように、
酸素や水、窒素、或いはアルゴン等の不活性分子を多量
に含む残留気体は、被成膜基板の表面に吸着するため、
Al原子やその中間生成物の吸着サイトが閉じてしま
い、堆積するAlの選択性や、成膜面の平坦性が低下す
るなどの問題点があった。これを回避するためには、反
応容器内の残留気体を除去すべく、反応容器内を高真空
状態にしていた。例えば、特開平3−111566号に
は、成膜前の反応容器内の圧力を1×10-8Torr以
下に設定することが開示されており、また、特開平4−
225223号には、1×10-7mbarrに設定する
ことが開示されている。さらに、“Tungsten and Other
Advanced Metals for VLSI / ULSI Applications ”
(マテリアルズリサーチソサイアティ:1990)に
は、8×10-9Torrに設定することが開示されてい
る。
酸素や水、窒素、或いはアルゴン等の不活性分子を多量
に含む残留気体は、被成膜基板の表面に吸着するため、
Al原子やその中間生成物の吸着サイトが閉じてしま
い、堆積するAlの選択性や、成膜面の平坦性が低下す
るなどの問題点があった。これを回避するためには、反
応容器内の残留気体を除去すべく、反応容器内を高真空
状態にしていた。例えば、特開平3−111566号に
は、成膜前の反応容器内の圧力を1×10-8Torr以
下に設定することが開示されており、また、特開平4−
225223号には、1×10-7mbarrに設定する
ことが開示されている。さらに、“Tungsten and Other
Advanced Metals for VLSI / ULSI Applications ”
(マテリアルズリサーチソサイアティ:1990)に
は、8×10-9Torrに設定することが開示されてい
る。
【0004】このような高真空状態を形成するには、反
応容器内の残留気体を十分に排気することが必要であ
り、このためには高価な排気装置が必要となるばかりで
なく、高真空状態を形成するまでに長時間を要し、生産
効率の低下を引き起こしていた。
応容器内の残留気体を十分に排気することが必要であ
り、このためには高価な排気装置が必要となるばかりで
なく、高真空状態を形成するまでに長時間を要し、生産
効率の低下を引き起こしていた。
【0005】本発明はこのような課題を解決すべくなさ
れたものであり、その目的は、このような超高真空状態
を形成することなく、良質なアルミニウム配線膜を形成
できるアルミニウム配線の形成方法を提供することにあ
る。
れたものであり、その目的は、このような超高真空状態
を形成することなく、良質なアルミニウム配線膜を形成
できるアルミニウム配線の形成方法を提供することにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明のアルミ
ニウム配線の形成方法は、Alを含む原料ガスを反応容
器内に供給し、化学気相成長により、アルミニウム配線
を形成するアルミニウム配線の形成方法において、反応
容器内を減圧し、この反応容器内に残留する残留気体中
に含まれる、炭素、酸素及び窒素よりなる混合気体の分
圧が1×10-4Torr未満となるように、成膜前の前
記反応容器内の雰囲気を規定する。この場合、例えば、
Arなどの不活性ガスを反応容器内に導入すればこの混
合気体が希釈されることとなり、この状態で反応容器内
の残留気体を排気すれば、従来のような高真空状態を形
成することなく、混合気体の分圧を上記の値以下に設定
できる。
ニウム配線の形成方法は、Alを含む原料ガスを反応容
器内に供給し、化学気相成長により、アルミニウム配線
を形成するアルミニウム配線の形成方法において、反応
容器内を減圧し、この反応容器内に残留する残留気体中
に含まれる、炭素、酸素及び窒素よりなる混合気体の分
圧が1×10-4Torr未満となるように、成膜前の前
記反応容器内の雰囲気を規定する。この場合、例えば、
Arなどの不活性ガスを反応容器内に導入すればこの混
合気体が希釈されることとなり、この状態で反応容器内
の残留気体を排気すれば、従来のような高真空状態を形
成することなく、混合気体の分圧を上記の値以下に設定
できる。
【0007】また、この際、反応容器内に残存する残留
気体の圧力を、1×10-3〜1×10-6Torrに減圧
することが望ましい。
気体の圧力を、1×10-3〜1×10-6Torrに減圧
することが望ましい。
【0008】
【作用】残留気体中に含まれる、炭素、酸素及び窒素
が、アルミニウム配線の膜質低下に大きく関係してお
り、これらの物質からなる混合気体の分圧を1×10-4
Torr未満に設定ことにより、被成膜基板に対する選
択性が良好であり、また、配線膜の抵抗値も低い良質な
アルミニウム配線膜が形成される。
が、アルミニウム配線の膜質低下に大きく関係してお
り、これらの物質からなる混合気体の分圧を1×10-4
Torr未満に設定ことにより、被成膜基板に対する選
択性が良好であり、また、配線膜の抵抗値も低い良質な
アルミニウム配線膜が形成される。
【0009】
【実施例】以下、本実施例にかかるアルミニウム配線の
形成方法について添付図面を基に説明する。
形成方法について添付図面を基に説明する。
【0010】図1に、本実施例に使用するCVD装置の
構成を示す。本形成装置は、化学気相成長によってAl
配線膜を形成する反応容器10、及び反応容器10にA
l原料ガスを供給するバブラー容器20を備えている。
構成を示す。本形成装置は、化学気相成長によってAl
配線膜を形成する反応容器10、及び反応容器10にA
l原料ガスを供給するバブラー容器20を備えている。
【0011】反応容器10内部には、被成膜基板として
の基板11を支持するサセプター12を設けており、こ
のサセプター12に相対して原料供給ノズル13が設置
されている。この原料供給ノズル13を介してAl原料
ガスが供給される。サセプター12内にはヒータ14を
設けており、交流電圧を印加することにより発熱し、基
板11を所定の温度に加熱するものである。また、反応
容器10の下部には、この内部の気体を外部に排気する
排気装置15を備えており、この排気装置15によって
反応容器10内を所定の真空状態にする。なお、供給ノ
ズル16からは、反応容器10内にArなどの不活性ガ
スを導入することができる。
の基板11を支持するサセプター12を設けており、こ
のサセプター12に相対して原料供給ノズル13が設置
されている。この原料供給ノズル13を介してAl原料
ガスが供給される。サセプター12内にはヒータ14を
設けており、交流電圧を印加することにより発熱し、基
板11を所定の温度に加熱するものである。また、反応
容器10の下部には、この内部の気体を外部に排気する
排気装置15を備えており、この排気装置15によって
反応容器10内を所定の真空状態にする。なお、供給ノ
ズル16からは、反応容器10内にArなどの不活性ガ
スを導入することができる。
【0012】バブラー容器20には、アルミニウム化合
物原料としてDMAH(ジメチルアルミニウムハイドラ
イド:AlH(CH3 )2 )が封入されており、温度コ
ントロールされたオイルバス(図示せず)内に収容され
ている。このバブラー容器20に封入されたDMAHに
対し、水素などの適当なキャリアガスを供給してバブリ
ングを施し、発生した原料ガスをキャリアガスと共に反
応容器10内に供給する。
物原料としてDMAH(ジメチルアルミニウムハイドラ
イド:AlH(CH3 )2 )が封入されており、温度コ
ントロールされたオイルバス(図示せず)内に収容され
ている。このバブラー容器20に封入されたDMAHに
対し、水素などの適当なキャリアガスを供給してバブリ
ングを施し、発生した原料ガスをキャリアガスと共に反
応容器10内に供給する。
【0013】以上のように構成するCVD装置を用い、
以下の測定を行った。まず、反応容器10及び搬送室C
(図2)を、1×10-11 Torr以下の超高真空にし
た後、この内部に、大気、乾燥空気、純窒素、純アルゴ
ン等、の種々の気体を封入する。次いで、ターボ分子ポ
ンプ、或いはチタンサブリメーションポンプなどの超高
真空ポンプで構成する排気装置15によって、反応容器
10内の気体を一定の圧力まで排気した後、気化したD
MAHを反応容器10内に原料ガスとして導入する。
以下の測定を行った。まず、反応容器10及び搬送室C
(図2)を、1×10-11 Torr以下の超高真空にし
た後、この内部に、大気、乾燥空気、純窒素、純アルゴ
ン等、の種々の気体を封入する。次いで、ターボ分子ポ
ンプ、或いはチタンサブリメーションポンプなどの超高
真空ポンプで構成する排気装置15によって、反応容器
10内の気体を一定の圧力まで排気した後、気化したD
MAHを反応容器10内に原料ガスとして導入する。
【0014】この後、下記の条件において成膜を行っ
た。なお、基板11は、不純物評価用として、全面にT
iN膜(TiN/Ti/BPSG/Si)を形成したも
のを用い、ヴィア抵抗評価用として、スパッタアルミ上
の絶縁膜に開口させた0.5μmヴィアホールを用い
た。いずれの場合も基板11の前処理として、RIE室
(B:図2)においてRIE処理を施して自然酸化膜等
を除去した。この際の条件としては、RIE室(B)
に、BCl3 を78sccm,Arを18sccm一定
に供給し、RIE室(B)内の圧力を0.1Torr、
プラズマ電力0.05W/cm3 において、10分間の
エッチングを施した。この後、反応容器10内と同じ圧
力に維持した搬送室C内を移送し、反応容器10を備え
たCVD室(A:図2)内にセットした。
た。なお、基板11は、不純物評価用として、全面にT
iN膜(TiN/Ti/BPSG/Si)を形成したも
のを用い、ヴィア抵抗評価用として、スパッタアルミ上
の絶縁膜に開口させた0.5μmヴィアホールを用い
た。いずれの場合も基板11の前処理として、RIE室
(B:図2)においてRIE処理を施して自然酸化膜等
を除去した。この際の条件としては、RIE室(B)
に、BCl3 を78sccm,Arを18sccm一定
に供給し、RIE室(B)内の圧力を0.1Torr、
プラズマ電力0.05W/cm3 において、10分間の
エッチングを施した。この後、反応容器10内と同じ圧
力に維持した搬送室C内を移送し、反応容器10を備え
たCVD室(A:図2)内にセットした。
【0015】この後、以下の条件において成膜した。キ
ャリアガスとなる水素ガスは、流量調節器(マスフロコ
ントローラ)により100sccmに制御して流した。
また図示しないオイルバスによってDMAHを50℃に
加熱するとともに、反応容器10内の圧力を2Tor
r,基板11の温度を250℃とした。
ャリアガスとなる水素ガスは、流量調節器(マスフロコ
ントローラ)により100sccmに制御して流した。
また図示しないオイルバスによってDMAHを50℃に
加熱するとともに、反応容器10内の圧力を2Tor
r,基板11の温度を250℃とした。
【0016】以上の条件において成膜を行い、形成され
たAl膜を評価した。形成されたAl配線膜の評価方法
として、TiN基板上の全面膜に対しては、SIMS分
析(2次イオン質量分析)を行い、不純物としてのC,
N,Oの含有量を分析した。CVDアルミ埋め込みヴィ
アについては、ヴィアチェーンを形成して、ヴィア1個
当たりの抵抗値を測定した。
たAl膜を評価した。形成されたAl配線膜の評価方法
として、TiN基板上の全面膜に対しては、SIMS分
析(2次イオン質量分析)を行い、不純物としてのC,
N,Oの含有量を分析した。CVDアルミ埋め込みヴィ
アについては、ヴィアチェーンを形成して、ヴィア1個
当たりの抵抗値を測定した。
【0017】この結果を図3に示す。この図3の表中、
[C+O+N]は、 [C+O+N]=3*P(CO2 )+2*P( N2 )+2*P( O2 )+2( H2 O) で表される。ここで、P(i)はi種の分圧である。こ
の測定において、これらの分圧は、四重極型質量分析法
を利用した分圧真空計を用いて測定した。
[C+O+N]は、 [C+O+N]=3*P(CO2 )+2*P( N2 )+2*P( O2 )+2( H2 O) で表される。ここで、P(i)はi種の分圧である。こ
の測定において、これらの分圧は、四重極型質量分析法
を利用した分圧真空計を用いて測定した。
【0018】この結果から、反応容器10内の圧力が1
×10-3Torr程度の緩い真空度でも、反応容器10
内に残存する[C+O+N]混合気体の分圧を、1×1
0-4Torr未満とすれば、ヴィア抵抗が1オーム未満
の低い値となり、かつ、選択性を有し、1×10-11 T
orrの超高真空で成膜した場合と同様に良質なAl配
線膜が形成されることが分かった。この理由としては、
原料のアルミニウム有機化合物と、C、O、Nとの反応
性が高いため、残留気体を気相中でトラップして排気さ
れ、膜中に取り込まれないためと考察される。前述した
1×10-3Torrよりも緩い真空度では、C、O、N
をトラップして、そのまま膜中に取り込むことになり、
不純物濃度が上昇することになる。なお、通常の操業内
で混入する各種気体(例えば、炭化水素化合物など)に
ついても、[C+O+N]混合気体の分圧を基準に、成
膜前の反応容器内の雰囲気条件を決定することができ
る。
×10-3Torr程度の緩い真空度でも、反応容器10
内に残存する[C+O+N]混合気体の分圧を、1×1
0-4Torr未満とすれば、ヴィア抵抗が1オーム未満
の低い値となり、かつ、選択性を有し、1×10-11 T
orrの超高真空で成膜した場合と同様に良質なAl配
線膜が形成されることが分かった。この理由としては、
原料のアルミニウム有機化合物と、C、O、Nとの反応
性が高いため、残留気体を気相中でトラップして排気さ
れ、膜中に取り込まれないためと考察される。前述した
1×10-3Torrよりも緩い真空度では、C、O、N
をトラップして、そのまま膜中に取り込むことになり、
不純物濃度が上昇することになる。なお、通常の操業内
で混入する各種気体(例えば、炭化水素化合物など)に
ついても、[C+O+N]混合気体の分圧を基準に、成
膜前の反応容器内の雰囲気条件を決定することができ
る。
【0019】また、反応容器10内の[C+O+N]混
合気体の分圧が、この範囲を越えている場合には、図1
に示すように、Arなどの不活性ガスを反応容器内に導
入しつつ、排気装置15で排気すれば、結果的に[C+
O+N]の濃度が希釈され、所定の範囲に制御すること
ができる。
合気体の分圧が、この範囲を越えている場合には、図1
に示すように、Arなどの不活性ガスを反応容器内に導
入しつつ、排気装置15で排気すれば、結果的に[C+
O+N]の濃度が希釈され、所定の範囲に制御すること
ができる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかるア
ルミニウム配線の形成方法によれば、反応容器内を減圧
し、この反応容器内に残存する残留気体中に含まれる、
炭素、酸素及び窒素よりなる混合気体の分圧を1×10
-4Torr未満とすることにより、成膜前の反応容器内
の雰囲気を規定することで、良質なアルミニウム配線膜
を形成することが可能となる。従って、従来のように反
応容器内を超高真空とする必要がなくなり、この結果、
従来必要だった高価な排気装置が不要となると共に、所
定の真空状態を得るまでの時間が短縮され、生産効率を
向上させることが可能となる。
ルミニウム配線の形成方法によれば、反応容器内を減圧
し、この反応容器内に残存する残留気体中に含まれる、
炭素、酸素及び窒素よりなる混合気体の分圧を1×10
-4Torr未満とすることにより、成膜前の反応容器内
の雰囲気を規定することで、良質なアルミニウム配線膜
を形成することが可能となる。従って、従来のように反
応容器内を超高真空とする必要がなくなり、この結果、
従来必要だった高価な排気装置が不要となると共に、所
定の真空状態を得るまでの時間が短縮され、生産効率を
向上させることが可能となる。
【図1】本実施例に使用するCVD装置を示す概略構成
図である。
図である。
【図2】CVD室、RIE室、及び搬送室の配置を示す
説明図である。
説明図である。
【図3】各種の測定結果を示す図表である。
10…反応容器、11…基板(被成膜基板)、12…サ
セプター(基板支持体)、13…原料供給ノズル。
セプター(基板支持体)、13…原料供給ノズル。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年7月1日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】反応容器10内部には、被成膜基板として
の基板11を支持するサセプター12を設けており、こ
のサセプター12に相対して原料供給ノズル13が設置
されている。この原料供給ノズル13を介してAl原料
ガスが供給される。サセプター12内にはヒータ14を
設けており、交流電圧を印加することにより発熱し、基
板11を所定の温度に加熱するものである。また、反応
容器10の下部には、この内部の気体を外部に排気する
排気装置15を備えており、この排気装置15によって
反応容器10内を所定の真空状態にする。なお、供給ノ
ズル16からは、反応容器10内にAr或いはHeなど
の不活性ガスを導入することができる。
の基板11を支持するサセプター12を設けており、こ
のサセプター12に相対して原料供給ノズル13が設置
されている。この原料供給ノズル13を介してAl原料
ガスが供給される。サセプター12内にはヒータ14を
設けており、交流電圧を印加することにより発熱し、基
板11を所定の温度に加熱するものである。また、反応
容器10の下部には、この内部の気体を外部に排気する
排気装置15を備えており、この排気装置15によって
反応容器10内を所定の真空状態にする。なお、供給ノ
ズル16からは、反応容器10内にAr或いはHeなど
の不活性ガスを導入することができる。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0019
【補正方法】変更
【補正内容】
【0019】また、反応容器10内の[C+O+N]混
合気体の分圧が、この範囲を越えている場合には、図1
に示すように、Ar或いはHeなどの不活性ガスを反応
容器内に導入しつつ、排気装置15で排気すれば、結果
的に[C+O+N]の濃度が希釈され、所定の範囲に制
御することができる。また、導入するパージガスとして
は、このような不活性ガスの他に、H2 などの還元性ガ
スを導入することも可能である。
合気体の分圧が、この範囲を越えている場合には、図1
に示すように、Ar或いはHeなどの不活性ガスを反応
容器内に導入しつつ、排気装置15で排気すれば、結果
的に[C+O+N]の濃度が希釈され、所定の範囲に制
御することができる。また、導入するパージガスとして
は、このような不活性ガスの他に、H2 などの還元性ガ
スを導入することも可能である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/3205
Claims (2)
- 【請求項1】 Alを含む原料ガスを反応容器内に供給
し、化学気相成長により、アルミニウム配線を形成する
アルミニウム配線の形成方法において、 前記反応容器内を減圧し、この反応容器内に残留する残
留気体中に含まれる、炭素、酸素及び窒素よりなる混合
気体の分圧を1×10-4Torr未満とすることによ
り、 成膜前の前記反応容器内の雰囲気を規定することを特徴
とするアルミニウム配線の形成方法。 - 【請求項2】 前記反応容器内に残留する残留気体の圧
力を、1×10-3〜1×10-6Torrに減圧すること
を特徴とする請求項1記載のアルミニウム配線の形成方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7430693A JPH06291051A (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | アルミニウム配線の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7430693A JPH06291051A (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | アルミニウム配線の形成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06291051A true JPH06291051A (ja) | 1994-10-18 |
Family
ID=13543319
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7430693A Pending JPH06291051A (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | アルミニウム配線の形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06291051A (ja) |
-
1993
- 1993-03-31 JP JP7430693A patent/JPH06291051A/ja active Pending
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