JPH07110992B2 - 選択気相成長方法 - Google Patents
選択気相成長方法Info
- Publication number
- JPH07110992B2 JPH07110992B2 JP4582686A JP4582686A JPH07110992B2 JP H07110992 B2 JPH07110992 B2 JP H07110992B2 JP 4582686 A JP4582686 A JP 4582686A JP 4582686 A JP4582686 A JP 4582686A JP H07110992 B2 JPH07110992 B2 JP H07110992B2
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- Japan
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- metal
- growth
- substrate
- layer
- selective
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 被成長基板をハロゲン化物をプラズマ等のエッチング処
理を行って、被成長領域、例えば、半導体上、または金
属上にのみ活性点（成長核）を形成し、その後に気相成
長（CVD）を行えば、成長に選択性を持たせることがで
きる。従って、配線層の形成に適用すれば、配線層のパ
ターニングが不要となる。
理を行って、被成長領域、例えば、半導体上、または金
属上にのみ活性点（成長核）を形成し、その後に気相成
長（CVD）を行えば、成長に選択性を持たせることがで
きる。従って、配線層の形成に適用すれば、配線層のパ
ターニングが不要となる。
さらに、有機金属に水素を混合することにより、金属の
成長速度を大きくして被覆性に富んだ金属の気相成長法
を用い、複雑な段差被覆を可能とする。
成長速度を大きくして被覆性に富んだ金属の気相成長法
を用い、複雑な段差被覆を可能とする。
本発明は金属の選択気相成長方法に関する。
従来の配線層形成は基板上全面に金属層を成長した後、
パターニングしており、とくにアルミニウムに対しては
通常選択成長は行われていなかった。
パターニングしており、とくにアルミニウムに対しては
通常選択成長は行われていなかった。
また、２層程度の配線においては、従来のスパッタ法に
よるアルミニウム配線で充分であったが、半導体装置の
高集積化、微細化にともない、配線層の被覆性に富んだ
成長方法や、コンタクトホールの埋め込み方法を開発し
て、複雑な段差被覆ができることが必要となり、これ対
して従来法では限界がある。
よるアルミニウム配線で充分であったが、半導体装置の
高集積化、微細化にともない、配線層の被覆性に富んだ
成長方法や、コンタクトホールの埋め込み方法を開発し
て、複雑な段差被覆ができることが必要となり、これ対
して従来法では限界がある。
従来は、配線層としてアルミニウム層を基板全面に被着
し、通常のリソグラフィにより配線パターンを形成して
いた。
し、通常のリソグラフィにより配線パターンを形成して
いた。
この場合、この配線層と基板、または基板上に形成され
た下地の配線層との接続は層間絶縁層に開口されたコン
タクトホールにおいて行われる。
た下地の配線層との接続は層間絶縁層に開口されたコン
タクトホールにおいて行われる。
また、アルミニウム層の形成にスパッタ法を用いると、
成長に方向性を有するために段差被覆が困難である。
成長に方向性を有するために段差被覆が困難である。
そのためにアルミニウム層の形成にCVD法が用いられる
場合がある。
場合がある。
従来のアルミニウムのCVD法は、有機アルミニウムとし
てしTIBA（トリイソブチルアルミニウム）、TMA（トリ
メチルアルミニウム）、TEA（トリエチルアルミニウ
ム）等のアルキルアルミニウムをヘリウム（He）、アル
ゴン（Ar）等でバブリングして被成長基板上に導き、約
300℃で熱分解して、この基板上に成長している。
てしTIBA（トリイソブチルアルミニウム）、TMA（トリ
メチルアルミニウム）、TEA（トリエチルアルミニウ
ム）等のアルキルアルミニウムをヘリウム（He）、アル
ゴン（Ar）等でバブリングして被成長基板上に導き、約
300℃で熱分解して、この基板上に成長している。
この場合、成長速度は約500Å／分と遅く、原料ガスの
蒸気圧が低いため、これ以上に成長速度を上げることは
困難である。
蒸気圧が低いため、これ以上に成長速度を上げることは
困難である。
そのために、複雑な段差被覆が困難であった。
従来例による配線層の形成は全面成長によるため、パタ
ーニングを必要とし、プロセスが複雑となる。
ーニングを必要とし、プロセスが複雑となる。
さらに従来のアルミニウムのCVD法は成長速度が小さ
く、複雑な段差被覆が困難であった。
く、複雑な段差被覆が困難であった。
上記問題点の解決は， （１）被成長基板をハロゲン化物を用いてエッチングし
て該被成長基板上に露出した金属面あるいはシリコン面
に選択的に活性点を形成し，該活性点を成長核として前
記金属面あるいはシリコン面上に選択的に金属の気相成
長を行う選択気相成長方法，あるいは （２）前記気相成長が，有機金属と水素を混合して前記
被成長基板上に導き，該有機金属の熱分解により金属を
前記金属面あるいはシリコン面上に析出する前記１記載
の選択気相成長方法により達成される。
て該被成長基板上に露出した金属面あるいはシリコン面
に選択的に活性点を形成し，該活性点を成長核として前
記金属面あるいはシリコン面上に選択的に金属の気相成
長を行う選択気相成長方法，あるいは （２）前記気相成長が，有機金属と水素を混合して前記
被成長基板上に導き，該有機金属の熱分解により金属を
前記金属面あるいはシリコン面上に析出する前記１記載
の選択気相成長方法により達成される。
本発明人は、基板上の半導体層と金属層と絶縁層
とを同時にハロゲン化物（BCl3,PCl3,HCl,Cl2等）でエ
ッチング処理、とくにプラズマエッチング処理を行う
と、処理条件を選ぶと、、の表面に生成する活性
点の数に著しい差がでることを発見した。
とを同時にハロゲン化物（BCl3,PCl3,HCl,Cl2等）でエ
ッチング処理、とくにプラズマエッチング処理を行う
と、処理条件を選ぶと、、の表面に生成する活性
点の数に著しい差がでることを発見した。
この性質を利用して金属の選択成長を行い、配線層のパ
ターニングを省略することができた。
ターニングを省略することができた。
さらに、有機アルミニウムに水素を混合したCVD法は、
つぎの理由により成長速度が増加し、深い段差被覆に有
効である。
つぎの理由により成長速度が増加し、深い段差被覆に有
効である。
例えば、有機アルミニウムとして TIBA〔Al（ｉ−C4H9）３、ｉ−C4H9はイソブチル基〕を
用いた場合について説明する。
用いた場合について説明する。
従来例による反応は、 Al（ｉ−C4H9）３→Al＋（3/2）H2＋3CH2＝Ｃ（CH3）2. となるが、本発明による反応は、 Al（ｉ−C4H9）３＋nH2→Al＋mH2＋3CH2CH（CH3）2, ここにｎ＞m. となる。
ここで有機アルミニウムに水素混合の効果は、つぎの通
り考えられる。
り考えられる。
（１） 濃度平衡の観点よりの考案 上２式の右辺の不飽和炭化水素〔イソブチレン3CH2＝Ｃ
（CH3）２〕より、飽和炭化水素〔イソブタン3CH3CH（C
H3）２〕の方が蒸気圧が高く、従って基板上の反応界面
では蒸気圧の高い方が拡散しやすいため濃度が下がる。
そのために本発明の反応は右辺の方向に進行する。
（CH3）２〕より、飽和炭化水素〔イソブタン3CH3CH（C
H3）２〕の方が蒸気圧が高く、従って基板上の反応界面
では蒸気圧の高い方が拡散しやすいため濃度が下がる。
そのために本発明の反応は右辺の方向に進行する。
（２） 温度平衡の観点よりの考案 上記の反応はいずれも発熱反応で、発熱により反応は左
辺の方向に進もうとするが、本発明の場合は熱伝導率の
大きい水素により反応によって生じた熱を除去すること
により、反応を右辺の方向に継続させることができる。
辺の方向に進もうとするが、本発明の場合は熱伝導率の
大きい水素により反応によって生じた熱を除去すること
により、反応を右辺の方向に継続させることができる。
以上の作用により、成長速度はつぎの第４図に示される
ように従来例の３〜４倍となる。
ように従来例の３〜４倍となる。
第４図は水素流量に対する成長速度を示す関係図であ
る。
る。
第１図は本発明を実施するプラズマ処理装置の側断面図
である。
である。
図において、１は反応容器で、排気口２より通常の排気
系により排気される。
系により排気される。
３はハロゲンガス導入口、４は電極、５はステージ、６
は被成長基板、７は高周波（RF）電源である。
は被成長基板、７は高周波（RF）電源である。
成長する金属にアルミニウム（A1）、半導体層に珪素
（Si）層、絶縁層に二酸化珪素（SiO2）、または窒化珪
素（Si3N4）を用いたときのプラズマ処理の条件の一例
はつぎのようである。
（Si）層、絶縁層に二酸化珪素（SiO2）、または窒化珪
素（Si3N4）を用いたときのプラズマ処理の条件の一例
はつぎのようである。
BCl3流量:30 SCCM 圧力 :0.1〜0.2 Torr RF電力 :100 W RF周波数:13.56 MHz 処理時間:10〜30秒 第２図（１）、（２）は本発明の応用例を説明する断面
図である。
図である。
第２図（１）において、Si基板21上に被着された絶縁層
のSiO2層22に開口部23が形成されてSi基板21が露出され
ている。
のSiO2層22に開口部23が形成されてSi基板21が露出され
ている。
この開口部23のSi基板21上にのみ、本発明の選択成長方
法によりAlパターン24を形成する。
法によりAlパターン24を形成する。
まず、上記のプラズマエッチングを行い、開口部23のSi
基板21上にのみ活性点を形成する。
基板21上にのみ活性点を形成する。
つぎに、CVD法により、TIBAをHeでバブリングして10SCC
M、H2を100SCCM導入して、圧力１〜5Torr、300〜340℃
で、Alパターン24を成長する。
M、H2を100SCCM導入して、圧力１〜5Torr、300〜340℃
で、Alパターン24を成長する。
第２図（２）は、Si基板21上に形成されたAlパターン2
1′が開口部の下地になっている場合を示す。
1′が開口部の下地になっている場合を示す。
以上の方法により、配線層は開口部23のパターン通りに
形成されるため、リソグラフィを用いたAl層のパターニ
ングは不要となる。
形成されるため、リソグラフィを用いたAl層のパターニ
ングは不要となる。
第３図（１）、（２）は本発明の他の応用例を説明する
斜視図である。
斜視図である。
第３図（１）において、31は基板上に形成されたSi3N4
層、32はAl配線パターン、33は層間絶縁層でSi3N4層、3
4はSi3N4層の開口部でAl配線パターンが露出している。
層、32はAl配線パターン、33は層間絶縁層でSi3N4層、3
4はSi3N4層の開口部でAl配線パターンが露出している。
開口部34を覆って、基板全面に厚さ100〜200Åの多結晶
珪素（ポリSi）層を成長し、通常のリソグラフィを用い
てパターンしてポリSiパターン35を形成する。
珪素（ポリSi）層を成長し、通常のリソグラフィを用い
てパターンしてポリSiパターン35を形成する。
ここで、BCl3によるプラズマエッチングを行い、ポリSi
パターン35上にのみ活性点を形成する。
パターン35上にのみ活性点を形成する。
第３図（２）において、前記第２図（２）のCVD法によ
りポリSiパターン35上にのみAlパターン36を成長する。
りポリSiパターン35上にのみAlパターン36を成長する。
このようにして、ポリSi層の段階でのパターニングによ
り、Al配線が可能であるため、Al層のパターニングが不
要となり、プロセスを簡略化できる。
り、Al配線が可能であるため、Al層のパターニングが不
要となり、プロセスを簡略化できる。
以上詳細に説明したように本発明によれば、配線層の選
択成長が可能となり、配線層のパターニングが不要とな
り、プロセスが簡略化される。
択成長が可能となり、配線層のパターニングが不要とな
り、プロセスが簡略化される。
さらに原料ガスに水素を混合したCVD法により、アルミ
ニウムの成長速度が大きくなり、複雑な段差被覆が容易
となった。
ニウムの成長速度が大きくなり、複雑な段差被覆が容易
となった。
第１図は本発明を実施するプラズマ処理装置の側断面
図、 第２図（１）、（２）は本発明の応用例を説明する断面
図、 第３図（１）、（２）は本発明の他の応用例を説明する
斜視図、 第４図は水素流量に対する成長速度を示す関係図であ
る。 図において、 １は反応容器、 ２は排気口、 ３はハロゲンガス導入口、 ４は電極、 ５はステージ、 ６は被成長基板、 ７はRF電源、 である。
図、 第２図（１）、（２）は本発明の応用例を説明する断面
図、 第３図（１）、（２）は本発明の他の応用例を説明する
斜視図、 第４図は水素流量に対する成長速度を示す関係図であ
る。 図において、 １は反応容器、 ２は排気口、 ３はハロゲンガス導入口、 ４は電極、 ５はステージ、 ６は被成長基板、 ７はRF電源、 である。
Claims (2)
- 【請求項１】被成長基板をハロゲン化物を用いてエッチ
ングして該被成長基板上に露出した金属面あるいはシリ
コン面に選択的に活性点を形成し，該活性点を成長核と
して前記金属面あるいはシリコン面上に選択的に金属の
気相成長を行うことを特徴とする選択気相成長方法。 - 【請求項２】前記気相成長が，有機金属と水素を混合し
て前記被成長基板上に導き，該有機金属の熱分解により
金属を前記金属面あるいはシリコン面上に析出すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の選択気相成長
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4582686A JPH07110992B2 (ja) | 1986-03-03 | 1986-03-03 | 選択気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4582686A JPH07110992B2 (ja) | 1986-03-03 | 1986-03-03 | 選択気相成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62202079A JPS62202079A (ja) | 1987-09-05 |
| JPH07110992B2 true JPH07110992B2 (ja) | 1995-11-29 |
Family
ID=12730044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4582686A Expired - Lifetime JPH07110992B2 (ja) | 1986-03-03 | 1986-03-03 | 選択気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07110992B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2570839B2 (ja) * | 1988-12-22 | 1997-01-16 | 日本電気株式会社 | Ａ▲ｌ▼ーＣｕ合金薄膜形成方法 |
| JP2781219B2 (ja) * | 1989-09-09 | 1998-07-30 | キヤノン株式会社 | 堆積膜形成法 |
| JP2781220B2 (ja) * | 1989-09-09 | 1998-07-30 | キヤノン株式会社 | 堆積膜形成法 |
-
1986
- 1986-03-03 JP JP4582686A patent/JPH07110992B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62202079A (ja) | 1987-09-05 |
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