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

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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
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reaction container
gas
reaction vessel
aluminum wiring
film formation
Prior art date
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Pending
Application number
JP7430693A
Other languages
English (en)
Inventor
Hidekazu Kondo
英一 近藤
Nobuyuki Takeyasu
伸行 竹安
Hiroshi Yamamoto
浩 山本
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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
-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
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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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2】CVD室、RIE室、及び搬送室の配置を示す
説明図である。
【図3】各種の測定結果を示す図表である。
【符号の説明】
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。
─────────────────────────────────────────────────────
【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。
【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。
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)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
JP7430693A 1993-03-31 1993-03-31 アルミニウム配線の形成方法 Pending JPH06291051A (ja)

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