JPH0645260A - 半導体装置,その製造方法および薄膜堆積装置 - Google Patents

半導体装置,その製造方法および薄膜堆積装置

Info

Publication number
JPH0645260A
JPH0645260A JP19704792A JP19704792A JPH0645260A JP H0645260 A JPH0645260 A JP H0645260A JP 19704792 A JP19704792 A JP 19704792A JP 19704792 A JP19704792 A JP 19704792A JP H0645260 A JPH0645260 A JP H0645260A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
thin film
depositing
heater
deposition apparatus
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
Application number
JP19704792A
Other languages
English (en)
Inventor
Eiji Kuwabara
英司 桑原
Tetsuro Asaba
哲朗 浅羽
Yasushi Kawakado
保志 川角
Yuzo Kataoka
有三 片岡
Norifumi Makino
憲史 牧野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP19704792A priority Critical patent/JPH0645260A/ja
Priority to US08/092,782 priority patent/US5534069A/en
Priority to EP93111740A priority patent/EP0580158B1/en
Priority to DE69315496T priority patent/DE69315496T2/de
Publication of JPH0645260A publication Critical patent/JPH0645260A/ja
Priority to US08/637,410 priority patent/US6156657A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高性能電極および金属配線を有する半導体装
置を製造する。 【構成】 半導体装置は半導体基体に形成された機能素
子の接続電極としての単結晶Al層23と、半導体基体
の単結晶Al電極23を除く部分を覆って形成された絶
縁層24と、単結晶Al電極23および絶縁層23上に
形成された多結晶Al層25と、多結晶Al層25上に
形成されたCu配線26とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はCVD法による単結晶A
lの選択成長および多結晶Alの非選択成長とCVD
法、あるいはスパッタ法によるCuを組合わせることに
より形成された高性能電極および金属配線を有する半導
体装置およびかかる半導体装置を製造するための方法と
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体装置はスパッタ法により形
成されたAlあるいはAl合金を電極および配線として
用いている。中にはWなどの高融点金属、およびそれら
の金属のシリサイドを配線としている場合もあるが非常
にまれである。シリコンプロセスとの整合性の良さなど
から依然Al合金が集積回路の金属配線の主流であり、
このことは集積回路の発明以来変わっていない。しかし
ながら素子の微細化に伴うコンタクトホール,スルーホ
ールの高アスペクト化、大電流密度動作によるエレクト
ロマイグレーションの発生等により、スパッタ法による
Al配線の信頼性は著しく低下している。超LSIの金
属配線に要求される項目は、 1.低抵抗であること 2.大電流を流せること 3.ステップカバレッジに優れること 4.酸化膜との密着性に優れること 5.加工(ドライエッチング)が容易なこと 6.シリコンと安定なコンタクトを形成すること 7.値段が安いこと などである。
【0003】さらに、近年ICの高集積化に伴い、半導
体素子の最小加工寸法は1μm以下のサブミクロンレベ
ルとなってきており、コンタクトホールやスルーホール
もその例外ではない。このような中で半導体基体上に形
成される配線プロセスにおいては、配線容量を低く抑え
るため、縦方向の微細化(薄膜化)は困難である。その
ため、コンタクトホールやスルーホールの段差はより一
層急峻となり、その後の金属膜形成において従来のスパ
ッタリング装置による金属膜形成では、配線断線による
信頼性の低下が問題となってきている。
【0004】そこで最近、配線材料である金属膜の形成
被膜性のよい減圧CVD装置で形成することが試みられ
ている。
【0005】従来金属膜の減圧CVD装置の基体保持方
法は図19に示すように、基体1を平坦な基体保持台2
の上に重力を利用して置くだけのものであった。
【0006】しかしながら、このような方法では、減圧
下で金属膜を形成するとき、基板裏面のわずかなすき間
に反応ガスが入り込むと基板裏面に金属膜が不均一に形
成されてしまい、裏面に凸凹ができてしまう。裏面の凸
凹はその後のパターニング工程における露光時にフォー
カスズレを生じ、加工寸法のバラツキを発生させる原因
となる。
【0007】特にその金属膜がAlを主成分とした膜の
場合、裏面のAl膜はその後の熱処理によりヒロックが
発生し、その後の加工精度をより一層低下させる。
【0008】集積回路の集積度が増大し、配線の微細化
や多層化が要求されるのに伴い高段差上での微細配線
や、アスペクト比の大きなスルーホールへの配線材の埋
込み等が要求されてきており、従来のスパッタ法による
配線材の堆積方法ではこの要求に対し、充分満足できな
くなりつつある。スパッタ法では段差部および側壁での
膜厚が薄くなり、甚だしくは断線に至ってしまう。ま
た、バイアススパッタ法についても堆積速度が小さくま
た荷電粒子によるデバイスの損傷等の問題もある。そこ
で、基体表面での表面反応により膜が成長し、表面段差
部などの凹凸に対して被覆性の良い熱CVD法によるA
l膜の堆積方法が種々研究されつつある。
【0009】特開平3−20247号においてはアルキ
ルアルミニウムハイドライドのガスやシリコンを含むガ
スを用いて、Alの選択成長と非選択成長との組合わせ
によりステップカバレッジの良好な配線膜の形成を行う
方法が示されている。すなわち、金属や半導体等の電子
供与性表面上のみに熱反応によりAlまたはAl−Si
膜を選択成長させ、スルーホール等を配線材料で埋め込
み、次にプラズマ生成等により、絶縁層の非電子供与性
表面の表面改質を行い、電子供与性を持たせて非選択的
に絶縁層上にも配線材を形成するものである。
【0010】この方法における従来の薄膜堆積装置を図
20に示した。1は配線材を堆積するための基体であ
る。基体1は反応室4内の金属性基体ホルダ2上に設置
され、基体ホルダ2に組込まれたヒータ3により加熱さ
れる。6はジメチルアルミニウムハイドライド(DMA
H)等の原料の有機金属を気化するための気化器でH2
等のキャリアガスを液体有機金属中を通して、飽和蒸気
となし、他のSi26等原料ガスと混合器5で混合し
反応室4へ導入する。7はゲートバルブで排気装置8に
より反応室4を排気する。9は基体の搬送室で膜堆積前
後に反応室との間でバルブ9を通じて基体を移送する。
11および12はそれぞれ搬送室を排気するためのバル
ブおよび排気装置である。
【0011】Alを堆積する場合はDMAHとH2 ,A
l−Siの場合DMAHとH2 およびSi26 の混合
ガスを反応室へ導入する。DMAHの分解温度以上、か
つ450℃以下に加熱された基体上へ混合ガスが供給さ
れるとAlまたはAl−Si膜が金属または半導体表面
上に選択成長する。この堆積によりスルーホール等を埋
め込んだ後にプラズマ発生電極13によりプラズマを発
生させる。プラズマ中のH2 、DMAH等のガスは励起
もしくは分解され基体表面に反応に寄与する電子がなく
とも非電子供与性の絶縁層上にAl等の核、もしくは極
薄膜が堆積する。一旦Alの堆積が行われると熱反応に
より連続してAlを堆積することが可能となる。
【0012】この装置においては図20のように励起電
極13に接地電極が隣接しているのでプラズマは反応室
4の上部のみに発生し、基体1には届かない。
【0013】さらに上記従来例においては、以下のよう
な欠点があった。
【0014】(1)反応室容積が大きく、排気に時間を
要するにもかかわらず、枚葉処理のため、スループット
が低く、量産性に欠けていた。
【0015】(2)発生プラズマが反応室壁部に集中す
るため、壁部を非電子供与性の絶縁体で構成してもAl
の核が集中的に発生し、その後の熱反応による膜堆積に
よりフレーク等の発生原因となり易い。
【0016】(3)そのため、膜除去のためのメンテナ
ンス回数も増し、稼動効率が低下する。
【0017】(4)基体はプラズマから離れているた
め、表面改質における絶縁層上へのAlの核成長効率が
低く、また核成長の不均一による膜の堆積ムラ等が発生
していた。
【0018】さらに、有機金属などの可燃性ガスを使用
した化学気相堆積法において、未燃焼ガスの処理をどう
するかが問題となってきた。すなわち、多くの有機金属
ガスは大気と接触すると激しい燃焼反応を引き起こし、
人体および施設に対し、危険なものになる。
【0019】排ガス処理の一例を挙げるとトリメチルア
ルミニウム(TMA)またはジメチルアルミニウムハイ
ドライド(DMAH)などの有機アルミニウムガスを使
用した化学気相堆積装置では、排気機構の途中に加熱器
(以後アフターヒーターと称する)を配置し、この部分
で未反応ガスを 2Al(CH33 +3H2 →2Al+6CH4 …(1) 2AlH(CH32 +H2 →2Al+4CH4 …(2) などの無害な物質に熱分解させている。アフターヒータ
ーを配置した装置排気系の概念図を図21に示す。図
中、4は反応室、41はメカニカルブースタポンプ、4
2はアフターヒーター、43はロータリーポンプで矢印
で示した最終排気は、ファンなどで軽く減圧された局所
排気管などに接続される。
【0020】図21に示した除害機構では次の欠点があ
った。すなわち、熱分解によって金属と炭化水素ガスに
分解している方法上、金属がヒーターの内壁に付着する
ことが避けられず、ある程度の周期で装置を停止し、ヒ
ーターに付着した金属を除去してやる必要があった。量
産装置として使用する場合、この金属除去のための保守
時間は、装置の非稼動時間になってしまい、無駄な時間
を生じていた。
【0021】また、有機アルミニウムガスを使用した化
学気相堆積法では有機アルミニウムガスが単独で使用さ
れるばかりでなく、キャリアガスや、式(1),(2)
のように反応ガスとして、水素が混入される場合が多
い。この水素自身は過剰に混入された場合、アフターヒ
ーターでは安全な物質に変化せず、爆発物のまま排気管
に流れ込むことになる。そのため、外気と完全に遮蔽さ
れた強固な排気管に接続する必要が生じ、かつ大気放出
のための特別な希釈機構を必要とする。
【0022】次に、アフターヒーター方式の原理上、熱
分解しない有機金属が少量ながら存在することが欠点の
1つとして挙げられる。ヒーター面に接触しなかったガ
スは有機金属の形のままで、排気される可能性があり、
大気放出時、爆発は起こらなくてもアルミナの粉を漂流
させる可能性は残っている。
【0023】先に説明したように従来の化学的気相成長
装置における基板の加熱方法としては、例えば図20に
示したニクロム線ヒーターを埋め込んだ基板ホルダーに
基板を接触させることにより熱伝導で基板を加熱する方
法、あるいはヒーターからの放射により基板を加熱する
方法がある。これら従来の化学的気相成長装置では加熱
する基板の温度はできる限り均一な温度になるように設
計されている。
【0024】しかしながら、上記のような加熱方法で
は、半導体基板上に金属膜を選択的に成長させる場合、
十分な選択性が得られない。それは従来の伝熱による加
熱では半導体基板の伝熱の物性によってのみ温度分布が
決定されるためである。またヒーターからの放射により
加熱する方法ではニクロム線が埋め込まれたヒーターの
材質はステンレスが一般的でありステンレスの放射の波
長は0.5μm以下であり、この波長の光では600μ
mの半導体基板では高い吸収率を示すため、半導体基体
では均一な温度分布になる。
【0025】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は上述
した従来の問題を解決し、高性能電極および金属配線を
有する半導体装置およびその製造方法を提供することを
目的とする。
【0026】さらに本発明は、半導体装置の微細加工が
可能で、スループットが高い薄膜堆積装置,表面の改質
を効果的に行うことの可能な装置、さらに基体を均一に
加熱可能な装置、安全性にすぐれた薄膜堆積装置を提供
することを目的とする。
【0027】
【課題が解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による半導体装置は、半導体基体に形成され
た機能素子の接続電極としての単結晶Al層と、前記半
導体基体の前記単結晶Al電極を除く部分を覆って形成
された絶縁層と、前記単結晶Al電極および前記絶縁層
上に形成された多結晶Al層と、該多結晶Al層上に形
成されたCu配線とを有することを特徴とする。
【0028】本発明による方法は、単結晶Al層を化学
的気相堆積法による選択成長によって形成する工程,前
記多結晶Al層を非選択成長によって形成する工程およ
び前記Cu配線を形成する工程を連続して行うことを特
徴とする。
【0029】さらに本発明による薄膜堆積装置は、基体
を保持する基体保持台が前記基体と実質的に同一形状の
溝を有し、かつ前記基板の裏面を前記基体保持具の溝表
面へ密着すべく前記基体を押圧する手段を有することを
特徴とする。
【0030】さらに本発明による薄膜堆積装置は、複数
の基体が配置可能であり、かつ前記基体を配置すべき部
分の少なくとも一部が導電材料からなる基体保持具と、
前記基体保持具を回転させる機構と、前記基体保持具の
一部分に対向して局在するように配設された上部電極
と、前記基体保持具と前記上部電極間に電圧を印加して
プラズマを発生させる電圧印加機構とを有することを特
徴とする。
【0031】さらに本発明による薄膜堆積装置は、前記
薄膜を堆積するための反応室の後段に排気ガス処理のた
めの加熱器が複数かつ並列に配置されていることを特徴
とする。
【0032】さらに本発明による薄膜堆積装置は、前記
薄膜を堆積するための反応室を排気する手段の後段に、
酸素ガス導入装置を有する燃焼室および並列に配置され
た複数のろ過器が配設されていることを特徴とする。
【0033】さらに本発明による薄膜堆積装置は、1μ
m以上の波長の光を用いて前記基体を加熱する手段を有
することを特徴とする。
【0034】さらに本発明による薄膜堆積装置は、基体
上に薄膜を堆積する装置において、1μm以上の波長の
光と、1μm以下の波長の光との2種類の光の強度を独
立に制御して前記基体を加熱する手段を有することを特
徴とする。
【0035】さらに本発明による薄膜堆積装置は、基体
上に薄膜を堆積する装置において、前記基体に対して、
有機金属を液体状態で滴下する手段、該基体を回転さ
せ、主表面に前記有機金属を塗布する手段、該塗布され
た基体を加熱器上に載置する手段および、前記加熱器を
前記有機金属の熱分解温度以上の温度に昇温させる手段
を有することを特徴とする。
【0036】ここで、薄膜の堆積はアルキルアルミニウ
ムハイドライドを原料とするCVD法であってもよい。
【0037】さらに、本発明による方法は半導体基体に
対して有機金属を液体状態で滴下する工程、該基体を回
転させ、主表面に上記有機金属を塗布する工程および該
塗布された基体を有機金属の熱分解温度以上の温度に設
定された加熱器上に乗せ熱分解反応を起こさせ、金属を
前記基体上に堆積させる工程を有することを特徴とす
る。
【0038】
【作用】本発明によればCVD法による単結晶選択成長
Alおよび多結晶非選択成長AlとCu薄膜(成膜方法
は限定しない)を連続して成膜することにより信頼性の
高い電極および配線を形成することができる。
【0039】素子の微細化に伴いLSIの表面は非常に
凹凸の激しいものとなる。すなわち、コンタクトホー
ル.スルーホールは深く狭い形状となる(Depth=
0.8μm,W=0.5μm)。また、配線を流れる電
流は1×105 〜106 A/cm2 という非常に大きな
電流密度となる。本発明では、まずコンタクトホール,
スルーホールには選択的に単結晶Alを成長させること
により完全に平坦に埋込む。この時点でウェハの表面は
非常に平坦性の優れたものとなる。また、Al/Si界
面は単結晶Alと単結晶Siで形成されるため、アロイ
スパイクフリーかつ、低抵抗コンタクトが得られる。続
いて非選択成長によりウェハ全面(酸化膜上含む)に均
一にかつ薄く(100〜300Å)Alを形成する。選
択,非選択成長のコントロールは熱CVDとプラズマC
VDの切換えにより行う。この薄いAlは引続いて堆積
するCu薄膜とSiO2 の密着性を向上させる役割を果
たす。Cuの成膜はPVD(スパッタ,EB蒸着),C
VD法いずれの方法で行ってもかまわない。また、Cu
成膜前にAl薄膜を予めパターニングしておき、このA
l上にのみ選択CVD法によりCuを形成してもよい。
【0040】以上の工程をまとめると 選択Al成膜→非選択Al成膜(パターニング)→Cu
成膜→パターニングとなる。この構成により高性能電
極,配線が実現される。
【0041】本発明によれば、金属膜形成用減圧CVD
の基体保持台に半導体基体形状をした溝を設け、かつそ
の溝内に設置された基体表面から、基板を基体保持台に
押さえつけることにより、基体裏面と、基体保持台を密
着させ、金属膜の基体裏面付着を防止し、半導体素子を
微細加工することが可能である。
【0042】本発明によれば、回転機構に接続され、複
数の基体を配置できると共に少なくとも基体下部の一部
が導電材で構成され下部電極をなすサセプターと、サセ
プターの一部分のみに対向して局在するよう配置した上
部電極とを有し、サセプター下部電極と上部電極との間
に電圧を印加してプラズマを発生させる機構と、上記基
体を加熱する加熱機構とで構成することで非電子供与性
表面の改質を効果的に行うことができる。
【0043】本発明によればアフターヒーターを複数お
よびそれを並列に配置することによって、保守時間をバ
ルブ操作のみの最小限のものにし、装置稼動率を向上さ
せることができる。
【0044】本発明によれば、排気ガスの除害法とし
て、アフターヒーターなどの熱分解法を利用せず、酸素
の燃焼による、酸化反応法を利用して、水素の同時除害
および有機金属の完全除害を達成することができる。
【0045】また、本発明によれば、酸化反応法を使用
した際、不可避に起こる金属微粒子の発生に対し、大気
に放出されるのを防ぎ、かつ装置の非稼動時間を最小限
にとどめることが可能である。
【0046】本発明によれば、1μm以上の波長の光を
用いて半導体基板を加熱するため、半導体基板内の高濃
度領域のみが光を吸収して加熱され、低濃度領域では吸
収率が低いため加熱されにくい。このような加熱方法で
加熱された基板表面に金属膜の薄膜を化学的気相成長法
で成膜する場合、濃度の高い高濃度領域での成膜レート
が他の領域より高くなるため従来に比べて十分な選択比
が得られる。
【0047】本発明によれば、有機金属を気体相として
取り扱わず、液体状態のまま半導体気体表面に滴下し、
回転塗布後、熱分解温度以上の加熱器の上に基体を載せ
ることにより、複雑な気体相でのガス混合比制御を不要
とし、かつスルーホールの金属埋め込みと、絶縁膜上へ
の均一な金属堆積を単一工程で行うことができる。
【0048】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
【0049】図1は本発明による半導体装置の特徴を最
もよく表す図面であり、同図において21は基板である
ところのP形Si、22はn+ 拡散層、23はコンタク
トホールに選択成長された単結晶Al、24はSiO
2 ,PSG,BPSG,NSGなどからなる絶縁膜、2
5はSiO2 絶縁膜24上に非選択成長により形成され
た多結晶Al、26は多結晶Al上に形成されたCuで
ある。n形Siが基板の場合、22はP+ 拡散層とな
る。
【0050】図2に図1の構造を形成するプロセスフロ
ーの1例を示す。まず、不純物拡散のマスクとなる熱酸
化膜24AをP−Si基板21上に形成する(a)。続
いて拡散窓のパターニングの後、イオン注入およびアニ
ールを行い不純物を活性化してn+ Si層22を形成す
る(b)。次に低温(300〜450℃)でCVDによ
って酸化膜24(SiO2 ,PSG,BPSG,NSG
など)を形成し、RIEによりコンタクトホールを形成
する(c)。図2の工程(a)〜(c)は通常のシリコ
ンプロセスと全く同様である。図2(d)においてコン
タクトホールにCVD法により単結晶Al23を選択成
長させる。このとき(100)Si上には(111)A
lが、(111)Si上には(100)Alがエピタキ
シャル成長する。続いて非選択成長により多結晶Al2
5を形成する(e)。さらにCu26をAl上に形成す
る(f)。ここで本発明の特徴を示しているのは図2
(d)〜(f)であり、選択成長Alから非選択成長A
lを同一の反応室で連続して形成し、さらに真空中ある
いは不活性雰囲気中でウェハを搬送することによりAl
の酸化を防ぎながら、Cu成膜を行う。
【0051】本実施例における特有の効果について以下
にまとめる。
【0052】(1)単結晶Alを選択成長させることに
より、微細コンタクトの穴埋めおよび理想的なAl−S
i界面が形成可能。
【0053】(2)同一のAlCVD装置を用い、選
択,非選択の制御をソフト的に行っているため、コスト
の低減に有利。
【0054】(3)SiO2 上の非選択成長Alは薄
く、また結晶性はあまり問題とならない。これは現在の
AlCVDの問題点であるSiO2 上のAlの結晶性の
悪さ,成長速度の小さいことの2点をカバーしている。
【0055】(4)低抵抗かつ、高エレクトロマイグレ
ーション耐性を示すCuを配線として活用,かつ従来S
iO2 に密着しないとされたCuをAlをはさむことで
付着力を向上させている。
【0056】図3は本発明の第2の実施例を示したもの
である。多層配線構造をCuを配線として形成する場
合、第1層目のCu26のパターニング(エッチング)
後に選択CVDによりAl25AをCu配線26の表面
に形成する。このAlは続いて形成される層間絶縁膜2
8と第1層目のCu26との付着力を向上することを目
的としており、厚く形成する必要はない。層間絶縁膜2
8の形成およびスルーホールのパターニング後、選択C
VD法によりスルーホールを単結晶Al23Aで埋込
み、さらに非選択CVD法により層間絶縁膜28上にA
l25Bを形成する。その上に第2層目のCu26Aを
形成、パターニング後再び選択CVD法によりAl23
Bを形成する。このAlはパッシベーション膜であるプ
ラズマSiN膜29と第2層目のCu26Aとの付着力
を向上させることを目的としている。
【0057】図4は本発明の第3の実施例を示したもの
である。
【0058】図4において配線用Cu26Bは予めパタ
ーニングされたAl25上に選択CVDにより形成され
る。本実施例においては薄いAl(200〜500Å)
をパターニングすることで、Alのエッチング時間を短
縮することが可能であり、続くCuのパターニング,エ
ッチング工程を省略することができる。
【0059】図5は本発明による薄膜堆積装置の実施例
の断面図であり、1は半導体基体、31は基体保持台、
32は基体保持台内に設けられたエアシリンダー、33
は基体押え板である。
【0060】図5(a)は基体1を基体保持台31に設
置する状態を示している。基体1は基体保持台31に設
けられた溝内に収容されている。基体押え板33は、エ
アシリンダー3により基体1より離れた位置に設置され
る。
【0061】図5(b)は減圧CVDにおいて金属膜を
形成する時の状態を示す。この場合基体1は基体押え板
33により基体保持台31に押さえつけられている。基
体押え板は、エアシリンダー32により駆動する。これ
により基体1の裏面は、基体保持台31に密着し、かつ
基体形状した溝内に基体を設置することにより、基体側
面からの反応ガスのまわり込みも防止できる。
【0062】その結果、金属膜形成時、基体裏面への金
属膜付着を防止できる。
【0063】基板保持台内に、基体を加熱する機構を有
していても何ら問題のないことは明確である。
【0064】図6に本発明による薄膜堆積装置の第2の
実施例の構成を示す。反応室4はメカニカルブースタポ
ンプとロータリポンプ、あるいはターボ分子ポンプ等の
排気装置8により、バルブ7を通じて排気される。また
反応室4にゲートバルブ9を介して搬送室10が隣接し
ており、搬送機構は図示していないが、反応室とで基体
の搬送を行う。搬送室10はバルブ11を通じ、メカニ
カルブースタポンプとロータリポンプ等の排気装置8に
より排気される。
【0065】基体1は金属製あるいは導電性セラミック
製の円板状サセプター16上に複数枚(例えば直径6イ
ンチウェハにて5〜10枚)円周状に配置される。サセ
プター16は回転軸を有し、反応室外部における回転機
構により回転可能に構成される。また、反応室外部にラ
ンプヒーター19を備え、石英板18を通して基板1を
加熱するよう構成されている。サセプター16において
は基体1の配置場所にステンレス線等のグリッドで構成
され、基体1が直接加熱され、加熱効率および制御性の
良いように考慮してある。
【0066】なお反応室4は反応によるAl膜の付着防
止のため絶縁製セラミック製が望ましいが、ステンレス
等の金属製の場合はセラミックコーティングを施したり
水冷配管による冷却および内部、特にサセプター下部に
絶縁性セラミック板を配置する等の考慮を要する。
【0067】ガス供給については次のようである。6は
液体原料を気化する気化器で、例えばキャリアガスH2
をDMAH中に通し、H2 とDMAH蒸気との混合ガス
を混合器5に導入する。混合器においてはAl−Si膜
を堆積する場合SiH6 等のシリコンを含むガスを、あ
るいはAl膜においても、H2 ガスの分圧調整が必要な
場合H2 ガスをDMAHと別系統にて導入し、混合す
る。混合されたガスは流量制御して反応室へ導入し、サ
セプター周囲にリング状に配置したノズル15からサセ
プター上の各基体に均一に供給されるよう放出する。
【0068】サセプター16の上方にはプラズマ発生用
の金属製上部電極20が配置される。サセプター16は
下部電極となり、接地され、上部電極にはRF電源20
Aが接続される。上部電極は基体1の少なくとも一枚分
を覆うようにサセプター部の上方に局在して配置されて
おり、従ってプラズマはサセプター上の一部に局在して
発生することになる。上部電極の平面形状としては、円
板状若しくは扇形状とする。ただし、上述のように少な
くとも基体の一枚分は覆い、ブラズマの均一性を確保す
るようにしなければならない。
【0069】以上のように構成された本装置を用いて、
Al−Si膜は次のように堆積される。
【0070】反応室4を10-6Torr以下に排気した
後H2 、DMAH、Si26 の混合ガスを導入し、反
応室圧力を0.1〜1Torrとした。基体1を各基体
位置に対応したランプヒーターにより200℃〜400
℃に加熱すると、熱反応により金属あるいは半導体上に
Al−Siが堆積する。基体位置による不均一性を防ぐ
ため、サセプターをステップ状に回転駆動し、複数の位
置で膜の堆積を行うようにする。望ましくはサセプター
が一回転以上して、スルーホールの埋込みが終了するこ
とである。サセプターは連続回転させても良いが、この
場合ランプヒーターは円周状になるべく連続して離散的
でなく、配置されていることが望ましい、また、数10
rpm以上の高速回転では供給した原料ガスの流れが乱
れたりフレーク発生の原因にもなる。
【0071】スルーホールへのAl−Si膜の埋込みが
終了したら電極に13.56MHzのRF電圧をかけ、
プラズマを発生させる。印加電力は0.01〜0.4w
/cm2 という低電力で非選択的な核成長が行われた。
【0072】この間も、サセプターをステップ状にある
いは連続して駆動し、複数の各基体全てが非選択的膜成
長が行われるようにする。各基体において、プラズマに
よる膜堆積の時間は約5秒以上である。
【0073】この後、RF電圧を切り、サセプターを駆
動しながら、熱反応によるAl−Si膜を連続して形成
することにより、微細なスルーホールや高段差上でも良
好なカバレージを持つAl−Si膜が均一性良く堆積で
きた。
【0074】なお、本装置はランプヒーターによる基体
の直接加熱なので、基体温度の追従が早く熱反応時と、
プラズマによる堆積時とで、基板温度を変えることも容
易に可能である。
【0075】また、本装置によれば、サセプター上の一
部においてはプラズマを発生させたままで、非電子供与
性表面に積極的に電子を供給しつつサセプター上の他の
部分における基体上では熱反応主体の堆積を行うことも
できる。これにより、堆積膜下地の微細な形状材質を反
映することなく、より均質な膜堆積ができるようにな
る。
【0076】図7は本発明の他の実施例の説明図であ
る。ここにはサセプターおよび上部電極の構成のみ示し
た。本例においてはサセプター16および上部電極20
の構造主体を絶縁性セラミックで構成し、それぞれにカ
ーボンあるいはSiC等の導電性セラミックを電極16
A,20Bとして組み込んだものである。また、反応室
についても内部をセラミックコーティング、あるいはA
l材を用いた場合は不働態化処理等を施しておく。
【0077】本例の構造をとることにより、例えばBC
3 等の塩素系ガスを導入し、RF電力を加えプラスマ
発生させることにより、サセプター上に付着したAl膜
等のイオンエッチングを行い、クリーニングをすること
が可能となる。これにより、メンテナンス回数を減ら
し、生産効率を向上することができる。
【0078】さらに、Al堆積を始める前に、小電力の
イオンエッチングを行うことにより基体表面Al膜上の
自然酸化膜を除去し、堆積されるAlと下地膜とのコン
タクト性を向上することも可能となる。
【0079】金属電極は露出していないので、塩素系ガ
スにより腐食されることはない。
【0080】図8は本発明の他の実施例の断面図であ
り、4は装置内の反応室、41はメカニカルブースタポ
ンプもしくはターボ分子ポンプ等の主ポンプ、42A,
42Bはアフターヒーター、44A,44B,44C,
44D,44Eおよび44Fはバルブ、43はロータリ
ーポンプ等補助ポンプである。
【0081】以下に、ジメチル・アルミニウム・ハイド
ライドガスを使用した化学気相堆積法への本実施例の適
用例について詳細に記述する。
【0082】まず、ジメチル・アルミニウム・ハイドラ
イドの熱分解反応室はガス中に十分水素が混入されてい
る場合は 2AlH(CH32 +H2 →2Al+4CH4 …(3) となり、水素が不足または無い場合は 2AlH(CH32 →2Al+2CH4 +C26 …(4) という反応になる。どちらの場合も、アルミニウムがヒ
ーターに付着し、無害な炭化水素ガスが排気管に放出さ
れる。
【0083】図8のような排気機構の構成でバルブ44
A,44Bを開け44C,44D,44Eおよび44F
を閉じ、アフターヒーター42Aのみに電流を流せば、
式(3)もしくは式(4)の反応が、アフターヒーター
103の部分で進行し、除害が遂行される。この状態
で、装置を動作させていると、徐々にアフターヒーター
42A内壁にアルミニウムが堆積してくる。アフターヒ
ーター42A内壁の表面積が5300cm2 でジメチル
・アルミニウム・ハイドライドの流量を100SCCM
に設定すると1時間当たり5μm程度アルミニウムが堆
積してくる。一昼夜装置を使用した後バルブ44Eを開
けバルブ44Aを閉じる。アフターヒーター42Aの電
流を切り、窒素による自然冷却を開始する。次に、あら
かじめバルブ44Fおよび44Dを開けアフターヒータ
ー42Bを窒素ガス中で予備加熱した状態で、バルブ4
4Fを閉じバルブ44Cを開ける。この状態で除害のた
めの熱分解はアフターヒーター42Bに移行し、装置は
1分以内に再稼動できる。アフターヒーター42Bの予
備加熱中はアフターヒーター42Aが使用可能で、また
アフターヒーター42A冷却中はアフターヒーター42
Bが使用可能状態になっている。このように非稼動時間
はバルブ操作の、極く短時間だけである。
【0084】冷却したアフターヒーター42Aは10時
間後には取り出し可能な温度まで低下する。ちなみに本
実施例ではアフターヒーターの設定を600℃に設定し
ており、材質は石英である。冷却が完了した時点でバル
ブ44B,44Eを閉じ、アフターヒーターの石英内管
を取り出す。付着したアルミニウムを硫酸やフッ酸など
の酸類で除去し、再び使用できるように元の位置に設置
する。
【0085】以上の行為をアフターヒーター42A,4
2Bで交互に行えば、無駄な時間をほとんど無くして装
置を稼動できる。このアフターヒーターの並列配置によ
って獲得出来る稼動時間は、図20のアフターヒーター
1つのものと比較して冷却時間(10時間)、クリーニ
ング時間(1時間)、石英乾燥時間(4時間)、予備加
熱時間(1時間)の加算値(16時間)に相当する。
【0086】前述した実施例では、ジメチル・アルミニ
ウム・ハイドライドガスを使用した場合について記述し
たが、トリメチルアルミニウム,トリ−イソブチルアル
ミニウムガスなど、他の有機アルミニウムを使用した化
学気相堆積法にも応用できる。
【0087】また、本発明は他の除害方法と併用可能で
ロータリーポンプ43の後段に活性炭による吸着法や、
燃焼法の除害機構を設置することができる。この除害法
の併用により、シランガス(SiH4 )の混入なども可
能になり、アルミニウム−シリコン合金の化学気相堆積
装置の除害機構として使用できるようになる。
【0088】図9は本発明のさらに他の実施例の断面図
であり、4は堆積装置内の反応室、41はメカニカルブ
ースタポンプまたはターボ分子ポンプなどの主ポンプ、
43はロータリーポンプなどの補助ポンプ、45は燃焼
室、46は圧力計、47は微粒子をろ過するフィルタ、
44G,44H,44I,44Jはバルブ、48は酸素
ガスの逆止弁、49は酸素ガスの流量計である。
【0089】以下に、ジメチル−アルミニウム−ハイド
ライドを使用したアルミニウムの化学気相堆積法への本
実施例の適用例について詳細に記述する。
【0090】まず、堆積条件として水素633SCC
M、ジメチルアルミニウムハイドライド1SCCMを放
流する場合、除害機構での燃焼は、ほとんど 2H2 +O2 →2H2 O …(5) の反応になる。一方、ジメチルアルミニウムハイドライ
ドの酸化反応は 2AlH(CH32 +902 →Al23 +4CO2 +7H2 O …(6) となり、アルミナ(Al23 )のみ固型物となる。燃
焼のための点火は式(5)の発火点、530℃を考えれ
ばよい。
【0091】図10に燃焼室45の断面を示す。
【0092】燃焼室45は300mm×300mm×3
00mmのステンレス製の箱を使用し、排気ガスノズル
43Aは直径d=1mm,酸素ノズル45Aは直径6m
mに設定した。この設計により、排気ガスのノズル先端
部での流速は13m/sec程度になる。本実施例では
点火装置45Bはコスト的制約から、ニクロム線45C
に電流を流して、530℃の発火点を得ている。
【0093】アルミおよびアルミナの堆積により電熱線
の状態が変わってしまうので、点火時以外はノズル先端
から遠ざかる機構を有している。ノズル径が1mmφと
小さいためロータリーポンプと燃焼室の間にバイパス排
気路およびバルブを設け、反応室の荒引きに対応した。
反応室での堆積中は、バイパス路のバルブは閉じてい
る。
【0094】酸素は水素633SCCMに対して、20
00SCCM流し、未反応水素が出ないようにしてい
る。酸素導入のタイミングは水素放流30秒前に設定し
た。
【0095】図9のフィルター47はガラス繊維の0.
2μmのものを使用している。フィルターは片側ずつ交
互に使用できるようにし、バルブ44G〜44Jを閉め
て、交換可能な構造になっている。除去するものはアル
ミナが主で、目詰まりはマノメータ46によって観察さ
れる。フィルターによりアルミナが除去されれば、排気
管に入るものは、水(H2 O)と二酸化炭素(CO2
だけになり、大気放出可能となる。
【0096】前記実施例ではジメチル−アルミニウム−
ハイドライドと水素の混合系についてのみ記述したが、
トリメチル−アルミニウムと水素の混合系トリ・イソブ
チル・アルミニウムと水素の混合系など他の有機アルミ
ニウム化学気相成長にも応用できる。
【0097】また、上記堆積時にシラン(SiH4 )な
ど硅素化合物のガスが混合されていても使用可能であ
る。この場合燃焼室で二酸化硅素(SiO2 )が発生す
るが、フィルタにて除去できる。
【0098】また、有機アルミニウム以外に、有機チタ
ン等、他の有機金属にも応用できる。
【0099】また、前記実施例では燃焼室をステンレス
で構成したが、石英管でもよい。
【0100】また点火装置はニクロム線以外にバーナー
形式のものや、点火プラグでもよい。酸素の導入に関し
て、コスト面からフローメータを前記実施例では使用し
たが、マスフローメータを使用してもよい。
【0101】図11は本発明の薄膜堆積装置の基体加熱
機構の概念図である。
【0102】減圧に排気された反応炉4内でシリコン基
体1が基体ホルダー2上に置かれる。基体の裏面側には
タングステンフィラメントを用いたランプヒーター51
が置かれ1μm以下の波長をカットするフィルター52
を通して基板を加熱する。フィルター52とランプヒー
ター51は反応炉4の外側に設けられている。
【0103】シリコン基体1の表面にはニクロム線53
の埋め込まれたヒーター板54があり、シリコン基体1
表面から加熱することができる。
【0104】上記の反応炉内を0.1〜10Torrに
排気してまず基体表面からヒーター板54を用いて基体
を150〜200℃になるようにヒーターのパワーをコ
ントロールし次に裏面側から1μm〜3μmの波長の光
をフィルター52を通して基体1に照射する。この時の
パワーは1×1019/cm3 の不純物をシリコン基体表
面からドープしたモニター基体において基体表面温度が
230〜350℃望ましくは280℃になるように制御
する。
【0105】反応炉内にはジメチル−アルミニウム−ハ
イドライドと水素を導入することにより、シリコン基体
表面の高濃度領域上の絶縁膜の開孔部にアルミニウム膜
を選択的に堆積することができる。
【0106】先に述べたアルミニウムの選択堆積は微細
な集積回路を作製する場合、極めて有用なものである。
特に、スルーホールの深さ−穴径(アスペクト)比が1
を越えるような場合は従来技術のスパッタ法では、実現
できないようなアルミニウムの配線を可能にしている。
従来技術のスパッタ法で、スルーホールのアスペクト比
が大きくなった場合、何故断線するかの、概念図を図1
2に示す。図12で、61はシリコン基板、62は二酸
化硅素等絶縁膜、63はアルミニウム等配線材料であ
る。図12(a)はアスペクト比が小さい場合、図12
(b)はアスペクト比が大きい場合のアルミニウムの堆
積状況を示す。アスペクト比が大きい場合でも、スパッ
タによってはスルーホールは完全に充填されないが、ア
スペクト比が小さくなるとスルーホール内に空洞を生
じ、接続不能となる。
【0107】上記スパッタ法に対して、CVD法による
選択堆積では、図13に示すように、スルーホール中に
完全にアルミニウムが充填され、断線する確率は極めて
低くなる。
【0108】図13において64はCVD法によって堆
積させたアルミニウム等金属材料、65はスパッタ法も
しくはCVD法によって堆積させたアルミニウム配線で
ある。
【0109】このように、微細な半導体装置の配線の作
製方法として優れたCVD法だが、上記選択堆積を達成
するために装置の構成は、従来、以下のようになってい
た。
【0110】基本的な装置構成を図14に示す。水素等
のキャリアガスを減圧弁71で減圧し、バブリング機構
付ボンベ72に送ガスする。アルミニウムの選択堆積が
可能な材料ガスは、ジメチル−アルミニウム−ハイドラ
イド(以下DMAHと称す)やトリイソブチルアルミニ
ウム(以下TIBAと称す)など、常温で液体状態にな
っているものが多い。そのため、ボンベ内で発泡を生じ
るバブリングが行われ、ボンベの出口ではキャリアガス
とDMAH等有機アルミニウムの飽和蒸気が加算された
ものが圧送されることになる。この混合ガスが、反応室
73に導入させ、加熱された半導体基板上で、熱分解反
応を起こし、アルミニウムが堆積されるる。一例で、有
機アルミニウムガスに、DMAH,キャリアガスに水素
を使用した場合、半導体基体表面では、前述したよう
に、 2AlH(CH32 +H2 →2Al+4CH4 …(3) または、 2AlH(CH32 →2Al+2CH4 +C26 …(4) の反応が進行する。ここで問題となる点は式(3)のよ
うな水素による還元反応が進行すれば、導体と非導体間
の堆積の選択性は完全にとれるが、式(4)のような単
純な熱分解反応が進行すると、導体と非導体間で堆積の
選択性が完全にはとれず、図13のようなアルミニウム
の埋め込みができなくなる。よって、混合ガス中のDM
AHと水素のモル比率は堆積状態に対して重大な影響を
を与えることになる。
【0111】上記のような問題を避けるためには、多少
水素を過剰に混入し、導体と非導体間での選択性を確保
しているのが現状であるが、水素を極端に過剰にする
と、反応室73での反応が供給律速状態に陥り、 (1)スルーホールの穴径によって堆積速度が異なる (2)アルミニウム64の埋込み形状が図15に示すよ
うにファセット面を持つような形になり、平坦な埋め込
みができない などの問題点が出てくる。結局、DMAHと水素の混合
比を適量に制御する能力が装置に求められる重要項目の
1つになっている。反応室73での未反応ガスは、メカ
ニカルブースタポンプ等の主ポンプ74およびロータリ
ーポンプ等の補助ポンプ75を通って排気される。
【0112】以上従来例での装置構成を説明したが、こ
のような装置構成では次のような欠点があった。
【0113】(1)前述のように、有機金属と水素の混
合比が重要な要因であるにもかかわらず、混合比の制御
性が極めて悪い。
【0114】(2)ボンベ近傍の温度変化によって、有
機金属と水素の混合比が変わってしまう。
【0115】(3)ボンベの残液量によって有機金属と
水素の混合比が変わってしまう。
【0116】上記3点の欠点について、さらに詳しく説
明をすると、次のようになる。有機金属がDMAHの場
合を考えて、モル混合比はボンベ出口での、DMAH飽
和蒸気圧と水素分圧比で決まる。
【0117】 nDMAH/nH2=PDMAH/PH2 …(7) nDMAH:反応室に導入されるDMAHのモル数 nH2:反応室に導入されるH2 のモル数 PDMAH:ボンベ出口でのDMAHの分圧(飽和蒸気圧) PH2:ボンベ出口でのH2 の分圧 ここで、PDMAHは温度で一意的に決まってしまい、室温
では高々1〜2Torr程度である。PH2は減圧弁(4
01)で制御できるが、制御精度は減圧弁(401)の
精度によってほぼ決まる。PDMAHとPH2の比を数倍に制
御したい場合PH2は〜10Torr程度になり、減圧弁
は数Torr単位の圧力を制御する必要がある。現在の
減圧弁の技術では、これは非常に困難である。
【0118】次に欠点の(2)で温度変化によって、モ
ル混合比が変わってしまうことを説明する。
【0119】式(7)のようにモル混合比はPDMAHによ
って変わるが、PDMAHは単に飽和蒸気圧なので、温度に
よって変わってしまう。DMAHの飽和蒸気圧を表1に
示す。〔文献J.A.C.S vol75.Fed.2
0 1953年.P.835〜839〕
【0120】
【表1】
【0121】DMAHに対して水素は室温で気体なので
温度変化でPH2は指数的には変化しない。この結果、ボ
ンベ近傍の温度変化で、モル混合比が大きく狂うことに
なる。
【0122】最後に欠点の(3)について説明する。ボ
ンベ出口での水素分圧PH2は、ボンベ入口の水素圧力と
一致せず PH2(OUT) −PH2(in)=C・ρ・h …(8) の関係がある。ここで PH2(OUT) :ボンベ出口での水素の分圧 PH2(in) :ボンベ入口での水素の圧力 ρ :有機金属の比重 h :バブリングノズルの口からボンベ液面まで
の距離 C :圧力換算定数 この場合、レギュレータで制御できる変数はPH2(in)
みだが、装置使用に従い、hの値は小さくなるので、P
H2(OUT) は変化していく。この結局PH2(ouT)を一定に
保つにはPH2(in)をボンベの液残留によって補正してや
る必要がある。これは装置構成上大きな困難が伴う。
【0123】以上、従来の装置構成では最適の堆積条件
を得るために、原料ガスの制御性で大きな問題点を有し
ていた。
【0124】さらにもう一つの問題点は図13に示すよ
うに、スルーホールにアルミニウムを埋め込んだ後に、
絶縁膜62上にアルミニウム65を堆積させる必要があ
ることである。アルミニウム65の堆積は、別装置に移
送して、スパッタ法にて行うか、もしくはCVD装置内
で電極を設け、プラズマを励起させて堆積させる方法が
従来例で提唱されている。しかしながら、いずれの方法
を採っても工程増加につながり単一工程ではアルミニウ
ム65までは堆積されない。
【0125】図16は本発明による装置の一実施例の模
式図であり、(a)は上面図、(b)は平面図である。
図において81は密閉容器からなる塗布および反応室、
82はロードロック室、83はゲートバルブ、84は搬
送用ハンド、85はスピンモータおよびスピンチャッ
ク、86はヒーター、87はピエゾ噴射器である。
【0126】以下、有機金属にDMAHを適用した一実
施例について、図17および図18を用いて詳細に説明
する。図17(a),(c)および図18(b)は上面
図、図17(b)および図18(a)は断面図である。
【0127】まず、ロードロック室82に半導体基体1
を設置し、0.05Torr以下になるまで排気する。
排気終了後、ゲートバルブ83を開け、搬送ハンド84
を伸ばし、基体をハンド上に載せる。次に搬送ハンドを
縮め、1/4回転させ、再び伸ばし、スピン機構85の
上に半導体基体を置く。この間反応室81は0.05T
orr以下の真空度に保たれている。(以上図17
(a))。
【0128】次にスピン機構85によって、半導体基体
1は500rpmの速度で回転させられる。この状態
で、半導体基体直上にあるピエゾ振動子87からDMA
Hが霧状に噴射される。5秒程度の噴射でほぼ均一に液
体状態のDMAHが半導体基体1の表面に塗布される。
(以上図17(b))。DMAHの塗布終了後、搬送ハ
ンド84を伸ばし半導体気体を載せ、縮め、半回転さ
せ、再び伸ばし、加熱器86の上に半導体基体1を置く
(以上図17(c))。
【0129】ここで加熱器86は300℃に設定されて
いる。半導体基体表面のDMAHは、一部蒸発するが、
一部は前述の式(4)と同じく、 2Al(CH32 →2Al+2CH4 +C26 の熱分解反応を起こし表面にアルミニウムが堆積され
る。(以上図18(a))この段階でアルミニウムの堆
積は図13の64と65を合同した状態になっている。
すなわち、従来例ではアルミニウムのCVD法+スパッ
タ法もしくはCVD法+プラズマCVD法の2工程で堆
積させていたものを本発明では一工程で堆積できるよう
になった。
【0130】アルミニウムの形成後、搬送ハンド84を
伸ばし、半導体基体1を載せ、縮め、1/4回転させ
る。次にゲートバルブ83を開け、再び搬送ハンド84
を伸ばしロードロック室82に半導体基体を収納する。
(以上図18(b))最後にロードロック室82に窒素
を導入し、大気圧に戻し半導体基体を装置外に取り出
す。
【0131】以下記述した手法により平坦で段差被覆性
の良好なアルミニウムの堆積が可能となった。
【0132】本発明はDMAHのみならず、トリ−イソ
ブチル−アルミニウム(TIBA)など他の有機金属に
も適用できる。
【0133】また本発明は前述の実施例で加熱器として
抵抗加熱器を使用したが、赤外線等のランプ加熱器も適
用できる。
【0134】また本発明は半導体基体の搬送に伸縮ハン
ドを使用しているが、スライドハンドや他の真空搬送器
も適用できる。
【0135】また本発明は、塗布時にピエゾ振動子ノズ
ルで霧状噴射を行っているが、原料液体の粘度によって
は、開閉バルブのみが付随した単純な滴下ノズルも適用
でき。
【0136】また、本発明は加熱器を単段としている
が、処理能力を向上させるため、複数段設置してもよ
い。
【0137】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
Cu配線と絶縁膜の間に薄いAlを形成することによ
り、Cuの絶縁膜への付着力を向上することが可能とな
る。また、Siとコンタクトを形成する金属は選択CV
D法により形成される単結晶Alであるため、熱処理を
行ってもアロイスパイクは発生しない。さらにSi−A
l界面は単結晶どうしの接合となるため、理想的な電流
電圧特性を示す。
【0138】本発明による堆積装置によれば、基板保持
台に溝を設け、かつ、基体表面から基体を押え、基体裏
面への金属膜付着を防止することにより、基体裏面の凸
凹発生をなくし、その後のパターニングの際、露光時の
焦点ズレを防止できる。
【0139】その結果、微細加工において、その加工精
度が向上するという効果がある。
【0140】さらに、本発明によれば、 (1)選択的堆積と非選択的堆積による配線材の良好な
埋込が可能で多数枚一括して処理できるため、スループ
ットが向上する。
【0141】(2)選択的堆積と非選択堆積を同室にて
連続的に行えるため、スループットが向上する。
【0142】(3)絶縁層表面における堆積膜の核発生
が均一になり、堆積膜の均質性が向上する。
【0143】(4)熱反応による堆積とプラズマによる
堆積が同時に可能で堆積膜の均質性が向上する。
【0144】(5)反応室一部への集中的な膜付着がな
くなり、フレークの発生が抑制できるとともにメンテナ
ンス回数が減り、生産効率が向上する。
【0145】(6)プラズマによるクリーニングが可能
となり生産効率が向上する。
【0146】また、アフターヒーターを複数並列に配置
することによって、装置の非稼動時間を16時間以上減
少させる効果がある。
【0147】さらに、有機金属ガスを熱分解して除害す
る変わりに、燃焼反応と生成された金属粉をフィルター
で除去することによって、有機金属と水素の同時除害が
可能となる。
【0148】また、フィルターを並列に複数配列するこ
とにより、フィルターの目詰まりによる装置停止時間
を、バルブの開閉に要する時間のみの最小限の時間に押
えることができた。
【0149】また、有機アルミニウムガスによるアルミ
ニウム堆積の際、シランガス(SiH4 )を混入しても
同時に除害する効果がある。
【0150】以上説明したように1μm以上の波長の光
を用いた加熱方法では半導体基板の不純物の濃度による
吸収率が異なり、低濃度領域では吸収率が小さく逆に高
濃度領域では大きいため高濃度領域の温度が極部的に他
の領域より高くなるために金属膜の化学的気相成長の選
択性が従来の加熱方法では得られなかった特性が実現で
きた。
【0151】さらに、有機金属を半導体主表面に液体状
態で塗布し、その直後に加熱して熱分解反応を行させ
て、金属を堆積させることにより、従来例のCVD法と
比較して複雑なガス混合比制御を必要とせず、しかも単
一工程でスルーホールの埋め込みと絶縁膜上への堆積が
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による半導体装置の一実施例のコンタク
トホールの部の断面図である。
【図2】本発明による製造方法の実施例の各工程を示し
た図である。
【図3】本発明を多層配線に実施したときの断面図であ
る。
【図4】本発明と選択CVD Cuを組合わせた場合の
コンタクトの断面図である。
【図5】本発明による試料保持具の実施例の断面図であ
る。
【図6】本発明による薄膜堆積装置の実施例の模式的断
面図である。
【図7】本発明による薄膜堆積装置の実施例の一部構成
図である。
【図8】本発明による薄膜堆積装置の他の例の模式的断
面図である。
【図9】本発明による薄膜堆積装置の他の例の模式的断
面図である。
【図10】燃焼室の切断断面図である。
【図11】本発明による薄膜堆積装置の加熱機構の模式
的断面図である。
【図12】従来法であるスパッタ法によるアルミニウム
の堆積状態を示す図である。
【図13】理想的なアルミニウムの堆積状態を示す図で
ある。
【図14】CVD法の従来装置の構成図である。
【図15】水素過剰状態でのCVD法によるアルミニウ
ムの堆積状態を示す図である。
【図16】本発明による薄膜堆積装置の他の実施例の模
式的断面図である。
【図17】本発明による半導体装置の製造工程を示す断
面図である。
【図18】本発明による半導体装置の製造工程を示す断
面図である。
【図19】従来の基体保持具の断面図である。
【図20】従来の薄膜堆積装置の模式的断面図である。
【図21】従来の薄膜堆積装置の模式的断面図である。
【符号の説明】
1 半導体基体 2 基体保持台 4 反応室 15 ノズル 16 サセプター 19 ランプヒーター 20 上部電極 21 Si基板(P形) 22 n+ 拡散層 23 単結晶選択CVD Al 24 SiO2 25 多結晶非選択CVD Al 26 Cu 31 基体保持台 32 エアシリンダ 33 基体押え板 41 主ポンプ 42,42A,42B 加熱器 43 補助ポンプ 44A〜44J バルブ 46 圧力計 47 フィルター 48 逆止弁 49 流量計 51 ランプヒーター 52 フィルター 54 ヒーター板 61 半導体基体 62 二酸化硅素等絶縁膜 63 スパッタ法で堆積されたアルミニウム 64 CVD法で堆積されたアルミニウム 65 スパッタ法もしくはCVD法で堆積されたアルミ
ニウム 71 減圧弁 72 原料入りボンベ 73 CVD反応室 74 メカニカルブースタポンプ等主ポンプ 75 ロータリーポンプ等補助ポンプ 81 反応室 82 ロードロック室 83 ゲートバルブ 84 搬送ハンド 85 スピン機構 86 加熱器 87 ピエゾ振動子ノズル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片岡 有三 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 牧野 憲史 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基体に形成された機能素子の接続
    電極としての単結晶Al層と、前記半導体基体の前記単
    結晶Al電極を除く部分を覆って形成された絶縁層と、
    前記単結晶Al電極および前記絶縁層上に形成された多
    結晶Al層と、該多結晶Al層上に形成されたCu配線
    とを有することを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の半導体装置を製造する
    方法において、前記単結晶Al層を化学的気相堆積法に
    よる選択成長によって形成する工程,前記多結晶Al層
    を非選択成長によって形成する工程および前記Cu配線
    を形成する工程を連続して行うことを特徴とする半導体
    装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 基体上に薄膜を堆積する装置において、
    前記基体を保持する基体保持台が前記基体と実質的に同
    一形状の溝を有し、かつ前記基板の裏面を前記基体保持
    具の溝表面へ密着すべく前記基体を押圧する手段を有す
    ることを特徴とする薄膜堆積装置。
  4. 【請求項4】 基体上に薄膜を堆積する装置において、
    複数の基体が配置可能であり、かつ前記基体を配置すべ
    き部分の少なくとも一部が導電材料からなる基体保持具
    と、前記基体保持具を回転させる機構と、前記基体保持
    具の一部分に対向して局在するように配設された上部電
    極と、前記基体保持具と前記上部電極間に電圧を印加し
    てプラズマを発生させる電圧印加機構とを有することを
    特徴とする薄膜堆積装置。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載の薄膜堆積装置におい
    て、前記基体保持具および前記上部電極の少なくとも一
    部が非金属導電体からなることを特徴とする薄膜堆積装
    置。
  6. 【請求項6】 基体上に薄膜を堆積する装置において、
    前記薄膜を堆積するための反応室の後段に排気ガス処理
    のための加熱器が複数かつ並列に配置されていることを
    特徴とする薄膜堆積装置。
  7. 【請求項7】 基体上に薄膜を堆積する装置において、
    前記薄膜を堆積するための反応室を排気する手段の後段
    に、酸素ガス導入装置を有する燃焼室および並列に配置
    された複数のろ過器が配設されていることを特徴とする
    薄膜堆積装置。
  8. 【請求項8】 基体上に薄膜を堆積する装置において、
    1μm以上の波長の光を用いて前記基体を加熱する手段
    を有することを特徴とする薄膜堆積装置。
  9. 【請求項9】 基体上に薄膜を堆積する装置において、
    1μm以上の波長の光と、1μm以下の波長の光との2
    種類の光の強度を独立に制御して前記基体を加熱する手
    段を有することを特徴とする薄膜堆積装置。
  10. 【請求項10】 基体上に薄膜を堆積する装置におい
    て、前記基体に対して、有機金属を液体状態で滴下する
    手段、該基体を回転させ、前記基体の主表面に前記有機
    金属を塗布する手段、該塗布された基体を加熱器上に載
    置する手段および、前記加熱器を前記有機金属の熱分解
    温度以上の温度に昇温させる手段を有することを特徴と
    する薄膜堆積装置。
  11. 【請求項11】 請求項3ないし10のいずれかの項に
    記載の薄膜堆積装置において、アルキルアルミニウムハ
    イドライドを原料とすることを特徴とする薄膜堆積装
    置。
  12. 【請求項12】 半導体基体に対して有機金属を液体状
    態で滴下する工程、該基体を回転させ、半導体基体の主
    表面に上記有機金属を塗布する工程、および該塗布され
    た基体を有機金属の熱分解温度以上の温度に設定された
    加熱器上に乗せ熱分解反応を起こさせ、金属を前記基体
    上に堆積させる工程を有することを特徴とする半導体装
    置の製造方法。
JP19704792A 1992-07-23 1992-07-23 半導体装置,その製造方法および薄膜堆積装置 Pending JPH0645260A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19704792A JPH0645260A (ja) 1992-07-23 1992-07-23 半導体装置,その製造方法および薄膜堆積装置
US08/092,782 US5534069A (en) 1992-07-23 1993-07-19 Method of treating active material
EP93111740A EP0580158B1 (en) 1992-07-23 1993-07-22 Method of treating active material
DE69315496T DE69315496T2 (de) 1992-07-23 1993-07-22 Verfahren zur Behandlung eines aktiven Materials
US08/637,410 US6156657A (en) 1992-07-23 1996-04-25 Method of treating active material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19704792A JPH0645260A (ja) 1992-07-23 1992-07-23 半導体装置,その製造方法および薄膜堆積装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0645260A true JPH0645260A (ja) 1994-02-18

Family

ID=16367833

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP19704792A Pending JPH0645260A (ja) 1992-07-23 1992-07-23 半導体装置,その製造方法および薄膜堆積装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0645260A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100325603B1 (ko) * 1999-05-11 2002-02-25 황인길 반도체 소자 및 그 제조 방법
JP2005109383A (ja) * 2003-10-02 2005-04-21 Renesas Technology Corp 半導体製造装置用排気配管および半導体製造装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100325603B1 (ko) * 1999-05-11 2002-02-25 황인길 반도체 소자 및 그 제조 방법
JP2005109383A (ja) * 2003-10-02 2005-04-21 Renesas Technology Corp 半導体製造装置用排気配管および半導体製造装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6143128A (en) Apparatus for preparing and metallizing high aspect ratio silicon semiconductor device contacts to reduce the resistivity thereof
US6491978B1 (en) Deposition of CVD layers for copper metallization using novel metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) precursors
KR100682153B1 (ko) 신규한 선구체로부터 배리어의 화학기상증착
US6258174B1 (en) Gas supplying apparatus
JP2721023B2 (ja) 堆積膜形成法
US5953634A (en) Method of manufacturing semiconductor device
US6156657A (en) Method of treating active material
KR101802452B1 (ko) 기판 상에 구리 표면을 캡핑하기 위한 방법
JP2559030B2 (ja) 金属薄膜の製造方法
EP1179838A2 (en) Deposition of tungsten films from W(CO)6
EP0493002B1 (en) Process for forming deposition film
JPH0120228B2 (ja)
US6139923A (en) Method and apparatus for reducing particle contamination in a substrate processing chamber
WO2000044033A1 (fr) Procede et appareil de depot de film
WO2014189671A1 (en) Cobalt selectivity improvement in selective cobalt process sequence
JPH03111571A (ja) 堆積膜形成法
EP0539948B1 (en) Apparatus for forming metal film and process for forming metal film
JPH0645260A (ja) 半導体装置,その製造方法および薄膜堆積装置
JPS63282274A (ja) 化学的気相成長装置およびその使用方法
JPH08330424A (ja) 半導体集積回路装置およびその製造方法ならびにそれに用いる製造装置
JP2940162B2 (ja) 高融点金属の気相成長法及びそれを用いた金属配線の製造方法
JP2834788B2 (ja) 堆積膜形成法
JP2677230B2 (ja) TiN膜の形成方法
JPH11256335A (ja) 金属窒化物膜の化学的気相成長方法およびこれを用いた電子装置の製造方法
JPH06177055A (ja) 多結晶シリコン層の製造方法