JPH0744179B2 - 気相成長による配線層の接続方法 - Google Patents
気相成長による配線層の接続方法Info
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- JPH0744179B2 JPH0744179B2 JP2820286A JP2820286A JPH0744179B2 JP H0744179 B2 JPH0744179 B2 JP H0744179B2 JP 2820286 A JP2820286 A JP 2820286A JP 2820286 A JP2820286 A JP 2820286A JP H0744179 B2 JPH0744179 B2 JP H0744179B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 有機アルミニウム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アルミニウム（A
l）の気相成長（CVD）法を用い、かつアルミニウムの成
膜の前に高融点金属層を選択成長してアルミニウム配線
層と下地層（または基板）とを接続する方法を提起し、
配線層と下地層との間の熱拡散を防止し、接続の低抵抗
化と深いコンタクトホールの埋め込みを可能とする。
成長速度を大きくして被覆性に富んだアルミニウム（A
l）の気相成長（CVD）法を用い、かつアルミニウムの成
膜の前に高融点金属層を選択成長してアルミニウム配線
層と下地層（または基板）とを接続する方法を提起し、
配線層と下地層との間の熱拡散を防止し、接続の低抵抗
化と深いコンタクトホールの埋め込みを可能とする。
本発明は気相成長による配線層の下地層への接続方法に
関する。
関する。
半導体装置の高集積化、微細化にともない非常に深い段
差を有するコンタクトホールが出現し、被覆性に富んだ
配線方法や、コンタクトホールの埋め込み方法や、アル
ミニウムと下地層間の熱拡散を防止する方法が必要とな
ってきた。
差を有するコンタクトホールが出現し、被覆性に富んだ
配線方法や、コンタクトホールの埋め込み方法や、アル
ミニウムと下地層間の熱拡散を防止する方法が必要とな
ってきた。
しかしながら、従来広く用いられるスパッタ法によるア
ルミニウム成長ではこれらの問題は解決されなかった。
ルミニウム成長ではこれらの問題は解決されなかった。
従来は、アルミニウム層をそのまま、下地層と接続する
場合が多いが、この場合は下地層との間に熱拡散が起こ
る。
場合が多いが、この場合は下地層との間に熱拡散が起こ
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、これ以上に
成長速度を上げることは困難である。
成長速度を上げることは困難である。
そのために、深い段差被覆が困難であった。
従来例による配線層と下地との間には熱拡散が起こり、
さらに従来のアルミニウムのCVD法は成長速度が低く、
深い段差被覆が困難であった。
さらに従来のアルミニウムのCVD法は成長速度が低く、
深い段差被覆が困難であった。
上記問題点の解決は，被成長基板の表面に被着された絶
縁膜に開けられたコンタクトホールを通じて配線を該被
成長基板またはその上に形成された下層配線に接続する
際に，高融点金属を含む原料ガスと有機アルミニウムと
水素とを導入できる反応容器内に該被成長基板を置き，
まず，高融点金属を含む原料ガスと水素とを，もしくは
高融点金属を含む原料ガスと有機アルミニウムと水素と
を反応容器内に導入して，高融点金属を含む原料ガスの
還元反応により該コンタクトホール内の該被成長基板上
に選択的に高融点金属層を成長し，もしくは高融点金属
層及び高融点金属−アルミニウムの合金層を順に成長
し，つぎに高融点金属を含む原料ガスの導入を止めて，
有機アルミニウムと水素とを反応容器内に導入して有機
アルミニウムの熱分解もしくは還元反応により該被成長
基板上にアルミニウム層を成長する工程とを有する気相
成長による配線層の接続方法により達成される。
縁膜に開けられたコンタクトホールを通じて配線を該被
成長基板またはその上に形成された下層配線に接続する
際に，高融点金属を含む原料ガスと有機アルミニウムと
水素とを導入できる反応容器内に該被成長基板を置き，
まず，高融点金属を含む原料ガスと水素とを，もしくは
高融点金属を含む原料ガスと有機アルミニウムと水素と
を反応容器内に導入して，高融点金属を含む原料ガスの
還元反応により該コンタクトホール内の該被成長基板上
に選択的に高融点金属層を成長し，もしくは高融点金属
層及び高融点金属−アルミニウムの合金層を順に成長
し，つぎに高融点金属を含む原料ガスの導入を止めて，
有機アルミニウムと水素とを反応容器内に導入して有機
アルミニウムの熱分解もしくは還元反応により該被成長
基板上にアルミニウム層を成長する工程とを有する気相
成長による配線層の接続方法により達成される。
本発明はコンタクトホールのアルミニウム層の下にバリ
ア層として高融点金属層を選択成長して、アルミニウム
の下地層への拡散、また下地層よりアルミニウム層への
吸い込みを防止する。
ア層として高融点金属層を選択成長して、アルミニウム
の下地層への拡散、また下地層よりアルミニウム層への
吸い込みを防止する。
また、高融点金属／アルミニウムの成長は原料ガスの切
り換えだけの、連続成長によるため、各層の界面は清浄
で、汚染物質を取り込む危険が少ない。
り換えだけの、連続成長によるため、各層の界面は清浄
で、汚染物質を取り込む危険が少ない。
さらに、本発明による水素を混合したアルミニウムのCV
D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。
D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。
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＋3CH3CH（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察 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察 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、成長速度は従来例の３〜４倍とな
る。
る。
第１図は本発明を実施するCVD装置の側断面図である。
ここでは、高融点金属としてタングステン（Ｗ）を用い
た場合について説明する。
た場合について説明する。
この場合の原料ガスは六弗化タングステン（WF6）で、
コンタクトホール内に選択成長を行わせるために水素
（H2）を混合して使用する。
コンタクトホール内に選択成長を行わせるために水素
（H2）を混合して使用する。
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はガス混合容器兼シャワーで、有機アルミニウム導入
口４よりHeでバブリングしたTIBAが、H2導入口５よりH2
が、WF6導入口６よりWF6がそれぞれ導入される。
口４よりHeでバブリングしたTIBAが、H2導入口５よりH2
が、WF6導入口６よりWF6がそれぞれ導入される。
反応容器１内のステージ７上には被成長基板８が載せら
れ、ヒータ９で加熱される。
れ、ヒータ９で加熱される。
第２図（１）、（２）は本発明の製造工程を説明する断
面図である。
面図である。
第２図（１）において、珪素（Si）基板21上に被着され
た絶縁層の二酸化珪素（SiO2）層22にコンタクトホール
23が開口されてSi基板21が露出されている。
た絶縁層の二酸化珪素（SiO2）層22にコンタクトホール
23が開口されてSi基板21が露出されている。
このコンタクトホール23において、本発明の方法により
配線層を下地のSi基板21と接続する。
配線層を下地のSi基板21と接続する。
まず、反応容器１内にWF6を3SCCM、TIBAをHeでバブリン
グして10SCCM、H2を40SCCM導入して、圧力１〜5Torr、3
00〜340℃でコンタクトホール23内のSi基板21上に選択
的に合計の厚さ8000ÅのＷ層24,およびAl＋Ｗ合金層25
を順に成長する。
グして10SCCM、H2を40SCCM導入して、圧力１〜5Torr、3
00〜340℃でコンタクトホール23内のSi基板21上に選択
的に合計の厚さ8000ÅのＷ層24,およびAl＋Ｗ合金層25
を順に成長する。
この場合,TIBAを導入しても,Wの方が選択性を有するた
め，優先的に成長する。また,Al＋Ｗ合金層25は，成長
にともないWF6とTIBAの流量比を変えて漸次Alの割合が
多くなるようにする。
め，優先的に成長する。また,Al＋Ｗ合金層25は，成長
にともないWF6とTIBAの流量比を変えて漸次Alの割合が
多くなるようにする。
第２図（２）において,WF6の導入を止め,TIBAをHeでバ
ブリングして10SCCM,H2を100SCCM導入して，圧力１〜5T
orr,温度300〜340℃で厚さ8000ÅのAl層26を成長する。
ブリングして10SCCM,H2を100SCCM導入して，圧力１〜5T
orr,温度300〜340℃で厚さ8000ÅのAl層26を成長する。
以上のように、基板上にＷの選択成長と、Alの全面成長
を、反応容器の減圧を破らないで連続して行いコンタク
トを形成する。
を、反応容器の減圧を破らないで連続して行いコンタク
トを形成する。
その後、通常のリソグラフィを用いて配線パターンを形
成する。
成する。
実施例においては、有機アルミニウムとしてTIBAを用い
たが、これの代わりにTMA、TEAを用いた場合も本発明の
効果は同様である。
たが、これの代わりにTMA、TEAを用いた場合も本発明の
効果は同様である。
また、高融点金属としてＷを用いたが、これの代わりに
チタン（Ti）、モリブテン（Mo）等を用いてもよい。こ
の場合原料ガスとして、それぞれ四塩化チタン（TiC
l4）、六弗化モリブデン（MoF6）を用いる。
チタン（Ti）、モリブテン（Mo）等を用いてもよい。こ
の場合原料ガスとして、それぞれ四塩化チタン（TiC
l4）、六弗化モリブデン（MoF6）を用いる。
以上詳細に説明したように本発明によれば、配線層と下
地との間には熱拡散が起こり難くなり、デバイスの信頼
性を向上する。
地との間には熱拡散が起こり難くなり、デバイスの信頼
性を向上する。
さらにアルミニウムの成長速度が大きく、深い段差被覆
が容易となった。
が容易となった。
第１図は本発明を実施するCVD装置の側断面図、 第２図（１）、（２）は本発明の製造工程を説明する断
面図である。 図において、 １は反応容器、 ２は排気口、 ３はガス混合容器兼シャワー、 ４は有機アルミニウム導入口、 ５はH2導入口、 ６はWF6導入口、 ７はステージ、 ８は被成長基板、 ９はヒータ である。
面図である。 図において、 １は反応容器、 ２は排気口、 ３はガス混合容器兼シャワー、 ４は有機アルミニウム導入口、 ５はH2導入口、 ６はWF6導入口、 ７はステージ、 ８は被成長基板、 ９はヒータ である。
Claims (1)
- 【請求項１】被成長基板の表面に被着された絶縁膜に開
けられたコンタクトホールを通じて配線を該被成長基板
またはその上に形成された下層配線に接続する際に， 高融点金属を含む原料ガスと有機アルミニウムと水素と
を導入できる反応容器内に該被成長基板を置き， まず，高融点金属を含む原料ガスと水素とを，もしくは
高融点金属を含む原料ガスと有機アルミニウムと水素と
を反応容器内に導入して，高融点金属を含む原料ガスの
還元反応により該コンタクトホール内の該被成長基板上
に選択的に高融点金属層を成長し，もしくは高融点金属
層及び高融点金属−アルミニウムの合金層を順に成長
し， つぎに高融点金属を含む原料ガスの導入を止めて，有機
アルミニウムと水素とを反応容器内に導入して有機アル
ミニウムの熱分解もしくは還元反応により該被成長基板
上にアルミニウム層を成長する工程 を有することを特徴とする気相成長による配線層の接続
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2820286A JPH0744179B2 (ja) | 1986-02-12 | 1986-02-12 | 気相成長による配線層の接続方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2820286A JPH0744179B2 (ja) | 1986-02-12 | 1986-02-12 | 気相成長による配線層の接続方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62186547A JPS62186547A (ja) | 1987-08-14 |
| JPH0744179B2 true JPH0744179B2 (ja) | 1995-05-15 |
Family
ID=12242080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2820286A Expired - Fee Related JPH0744179B2 (ja) | 1986-02-12 | 1986-02-12 | 気相成長による配線層の接続方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0744179B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2781223B2 (ja) * | 1989-09-26 | 1998-07-30 | キヤノン株式会社 | 堆積膜形成法 |
| JPH08148478A (ja) * | 1994-09-20 | 1996-06-07 | Mitsubishi Electric Corp | プラズマエッチング装置およびその方法 |
-
1986
- 1986-02-12 JP JP2820286A patent/JPH0744179B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62186547A (ja) | 1987-08-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |