JPH088254A - 金属薄膜形成方法 - Google Patents
金属薄膜形成方法Info
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- JPH088254A JPH088254A JP13883694A JP13883694A JPH088254A JP H088254 A JPH088254 A JP H088254A JP 13883694 A JP13883694 A JP 13883694A JP 13883694 A JP13883694 A JP 13883694A JP H088254 A JPH088254 A JP H088254A
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- copper
- substrate
- thin film
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 銅と基板との密着性を向上させ、銅のエッチ
ングの困難を回避し、任意のパターンを容易に形成でき
るようにする。 【構成】 Ｓｉ上にＳｉＯ2 パターンが形成された基板
４上に、ガスシリンダー６から、銅を含むガスであるＨ
ＦＡ銅ビニルトリメチルシラン（ＶＴＭＳ）付加体を流
し、集束電子ビーム１０を基板４に照射する。電子ビー
ムの衝撃効果により基板との密着性の良い薄膜パターン
を形成できる。薄膜形成時には必要に応じて基板を冷却
して堆積速度を高め、形成後は加熱もしくは同時に酸素
または酸素プラズマ等に晒してポリマーを主とする不純
物を除去し純度を高め電気抵抗を下げる。ＨＦＡ銅ＶＴ
ＭＳ付加体以外にもヘキサフルオロアセチルアセトン銅
シクロオクタジエン付加体、アセチルアセトン銅を使え
る。基板全面に薄膜を形成することもできる。電子ビー
ムに限らず、イオンビームも使える。
ングの困難を回避し、任意のパターンを容易に形成でき
るようにする。 【構成】 Ｓｉ上にＳｉＯ2 パターンが形成された基板
４上に、ガスシリンダー６から、銅を含むガスであるＨ
ＦＡ銅ビニルトリメチルシラン（ＶＴＭＳ）付加体を流
し、集束電子ビーム１０を基板４に照射する。電子ビー
ムの衝撃効果により基板との密着性の良い薄膜パターン
を形成できる。薄膜形成時には必要に応じて基板を冷却
して堆積速度を高め、形成後は加熱もしくは同時に酸素
または酸素プラズマ等に晒してポリマーを主とする不純
物を除去し純度を高め電気抵抗を下げる。ＨＦＡ銅ＶＴ
ＭＳ付加体以外にもヘキサフルオロアセチルアセトン銅
シクロオクタジエン付加体、アセチルアセトン銅を使え
る。基板全面に薄膜を形成することもできる。電子ビー
ムに限らず、イオンビームも使える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は銅の薄膜を形成する方法
に関する。本発明の方法により得られる薄膜もしくはパ
ターンは、半導体やその他の電子、光デバイスにおいて
それらの基板上のデバイス間の電気的配線材料として用
いることができる。また部分的な配線修正を行うことが
できる。銅は高エレクトロマイグレーション耐性、低電
気抵抗などの特性を有しており今後、高集積化、高機能
化が期待される半導体集積回路の動作速度を高め、同時
に信頼性の向上が図れる。
に関する。本発明の方法により得られる薄膜もしくはパ
ターンは、半導体やその他の電子、光デバイスにおいて
それらの基板上のデバイス間の電気的配線材料として用
いることができる。また部分的な配線修正を行うことが
できる。銅は高エレクトロマイグレーション耐性、低電
気抵抗などの特性を有しており今後、高集積化、高機能
化が期待される半導体集積回路の動作速度を高め、同時
に信頼性の向上が図れる。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体を用いたデバイスやその集
積回路は基板上のデバイス間の配線材料として主として
アルミニュウムが用いられている。アルミニュウムは蒸
着やスパッタにより容易に基板上に薄膜を形成でき、ま
たそのエッチングは化学エッチングやドライエッチング
技術により容易に行えるなど加工性にも優れている。し
かしながら半導体デバイスの高集積化に伴い配線断面積
は狭くなり、一方高速化のために電流は一定もしくは増
加しており、配線を流れる電流密度はますます高くなっ
ている。高速化のためには配線の電気抵抗は小さいほど
良く、より低抵抗の配線材料が望まれている。また電流
密度の増加に伴いエレクトロマイグレーションによるア
ルミニュウム配線切断の問題が生じている。配線切断を
防ぐためにアルミニュウムにＳｉやＣｕなどの金属を添
加した金属間化合物を用いたり、異種の金属と積層構造
にするなどの方法が試みられている。しかし、その様な
工夫もさらなる高集積化、高速化の要求に答えられない
状況になりつつある。
積回路は基板上のデバイス間の配線材料として主として
アルミニュウムが用いられている。アルミニュウムは蒸
着やスパッタにより容易に基板上に薄膜を形成でき、ま
たそのエッチングは化学エッチングやドライエッチング
技術により容易に行えるなど加工性にも優れている。し
かしながら半導体デバイスの高集積化に伴い配線断面積
は狭くなり、一方高速化のために電流は一定もしくは増
加しており、配線を流れる電流密度はますます高くなっ
ている。高速化のためには配線の電気抵抗は小さいほど
良く、より低抵抗の配線材料が望まれている。また電流
密度の増加に伴いエレクトロマイグレーションによるア
ルミニュウム配線切断の問題が生じている。配線切断を
防ぐためにアルミニュウムにＳｉやＣｕなどの金属を添
加した金属間化合物を用いたり、異種の金属と積層構造
にするなどの方法が試みられている。しかし、その様な
工夫もさらなる高集積化、高速化の要求に答えられない
状況になりつつある。
【０００３】アルミニュウムに変わる配線材料として銅
もしくは金が候補にあがっている。銅は電気抵抗がアル
ミニュウムより低くデバイスの高速動作に向いている。
さらにエレクトロマイグレーション耐性が高く、金と比
較し低価格でありコスト的にも有利である。
もしくは金が候補にあがっている。銅は電気抵抗がアル
ミニュウムより低くデバイスの高速動作に向いている。
さらにエレクトロマイグレーション耐性が高く、金と比
較し低価格でありコスト的にも有利である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、銅はエ
レクトロマイグレーション耐性が良く、低電気抵抗の材
料の有力候補として考えられているが、銅は従来アルミ
ニュウムの加工に用いられているドライエッチングが困
難である。そのため、銅を溝パターンを形成した基板上
に堆積させその後銅を化学的または機械的に研磨する方
法も試みられているが銅の研磨後の残渣が汚染源になる
などの問題がある。また基板表面はＳｉＯ2 やＳｉが露
出していることが多いが、銅はそれとの密着性が悪く基
板から剥離してしまうという問題がある。
レクトロマイグレーション耐性が良く、低電気抵抗の材
料の有力候補として考えられているが、銅は従来アルミ
ニュウムの加工に用いられているドライエッチングが困
難である。そのため、銅を溝パターンを形成した基板上
に堆積させその後銅を化学的または機械的に研磨する方
法も試みられているが銅の研磨後の残渣が汚染源になる
などの問題がある。また基板表面はＳｉＯ2 やＳｉが露
出していることが多いが、銅はそれとの密着性が悪く基
板から剥離してしまうという問題がある。
【０００５】本発明の目的は、銅の密着性を改善し配線
材料として安定に使用できるようにすることである。さ
らにエッチングなどの加工性の悪さを回避し銅を配線材
料もしくはデバイスを構成する電極として使えるように
することにある。
材料として安定に使用できるようにすることである。さ
らにエッチングなどの加工性の悪さを回避し銅を配線材
料もしくはデバイスを構成する電極として使えるように
することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の銅薄膜形成方法
では、金属パターンを形成したい基板表面に銅を含むガ
スとしてヘキサフロロアセチルアセトン（ＨＦＡ）銅ビ
ニルトリメチルシラン（ＶＴＭＳ）付加体、ヘキサフル
オロアセチルアセトン銅シクロオクタジエン付加体、あ
るいはアセチルアセトン銅を基板上に供給し、電子また
はイオンを照射する。
では、金属パターンを形成したい基板表面に銅を含むガ
スとしてヘキサフロロアセチルアセトン（ＨＦＡ）銅ビ
ニルトリメチルシラン（ＶＴＭＳ）付加体、ヘキサフル
オロアセチルアセトン銅シクロオクタジエン付加体、あ
るいはアセチルアセトン銅を基板上に供給し、電子また
はイオンを照射する。
【０００７】それらの粒子線と基板との間にマスクを置
くか、粒子線を集束し走査することによって銅薄膜パタ
ーンを形成できる。
くか、粒子線を集束し走査することによって銅薄膜パタ
ーンを形成できる。
【０００８】
【作用】本発明では銅を基板上に成膜してから加工して
配線パターンを形成するのではなく、直接金属のパター
ンを基板上に形成し粒子線の照射により基板との密着性
の良い薄膜もしくはパターンを形成することを特徴とす
る。基板を銅を含むガス雰囲気中に置くか、もしくは局
所的に基板上の所望の位置でガス圧が高くなるようにす
る。その状態で電子、イオン線を照射しガスを分解し銅
を堆積させる。用いるガスはＨＦＡ銅ビニルトリメチル
シラン（ＶＴＭＳ）付加体、ヘキサフルオロアセチルア
セトン銅シクロオクタジエン付加体、アセチルアセトン
銅などを用いる。電子線やイオン線の衝撃効果により本
方法で形成した銅のパターンは基板との密着性が良く、
高信頼のデバイス作製やデバイス修正技術として使え
る。また全面に一様な薄膜を形成することも可能であ
る。さらに他のガスを任意の割合で混合して照射するこ
とにより任意の割合の金属化合物を形成することができ
る。
配線パターンを形成するのではなく、直接金属のパター
ンを基板上に形成し粒子線の照射により基板との密着性
の良い薄膜もしくはパターンを形成することを特徴とす
る。基板を銅を含むガス雰囲気中に置くか、もしくは局
所的に基板上の所望の位置でガス圧が高くなるようにす
る。その状態で電子、イオン線を照射しガスを分解し銅
を堆積させる。用いるガスはＨＦＡ銅ビニルトリメチル
シラン（ＶＴＭＳ）付加体、ヘキサフルオロアセチルア
セトン銅シクロオクタジエン付加体、アセチルアセトン
銅などを用いる。電子線やイオン線の衝撃効果により本
方法で形成した銅のパターンは基板との密着性が良く、
高信頼のデバイス作製やデバイス修正技術として使え
る。また全面に一様な薄膜を形成することも可能であ
る。さらに他のガスを任意の割合で混合して照射するこ
とにより任意の割合の金属化合物を形成することができ
る。
【０００９】照射する粒子線はパターンを形成したマス
クを通して照射することにより一回の照射で金属パター
ンを形成することができる。また全面に一様に照射する
ことにより基板上に薄膜を形成することができる。さら
に集束が可能な電子やイオンビームを走査しながら照射
することによりマスクレスで配線、電極パターンの形成
や、既に形成したパターンの欠陥修正等を行うことがで
きる。このようにエッチングなどの加工プロセスを経る
ことなく任意の銅パターンを得ることができる。
クを通して照射することにより一回の照射で金属パター
ンを形成することができる。また全面に一様に照射する
ことにより基板上に薄膜を形成することができる。さら
に集束が可能な電子やイオンビームを走査しながら照射
することによりマスクレスで配線、電極パターンの形成
や、既に形成したパターンの欠陥修正等を行うことがで
きる。このようにエッチングなどの加工プロセスを経る
ことなく任意の銅パターンを得ることができる。
【００１０】
【実施例】図１は、本発明の一実施例を説明する図であ
る。
る。
【００１１】基板４としてはシリコン、ＧａＡｓなどの
半導体基板や金属、ＳｉＯ2 等の絶縁物を用いる。ここ
では表面にＳｉＯ2 膜のパターンが形成されたシリコン
基板を用いた。
半導体基板や金属、ＳｉＯ2 等の絶縁物を用いる。ここ
では表面にＳｉＯ2 膜のパターンが形成されたシリコン
基板を用いた。
【００１２】銅を含むガス、例えばＨＦＡ銅ビニルトリ
メチルシラン（ＶＴＭＳ）付加体をガスシリンダー６か
ら基板４に供給する。その方法としては、全面に粒子線
もしくは放射線を照射する場合は基板表面が一様なガス
圧になるように真空チャンバー７もしくはチャンバー内
に設けられたサブチャンバー（図示せず）にガスを導入
する。ガス圧は１０-7Ｔｏｒｒ程度でも堆積は生ずる
が、圧力は高いほど堆積速度を高めることができる。本
実施例では、１０-3Ｔｏｒｒオーダの圧力を用いる。堆
積速度を高めるためにガスが凝縮しない温度まで、一例
として上記のガスでは−２０℃程度まで基板４を冷却し
ガスの基板表面の吸着時間を長くすることが有効であ
る。
メチルシラン（ＶＴＭＳ）付加体をガスシリンダー６か
ら基板４に供給する。その方法としては、全面に粒子線
もしくは放射線を照射する場合は基板表面が一様なガス
圧になるように真空チャンバー７もしくはチャンバー内
に設けられたサブチャンバー（図示せず）にガスを導入
する。ガス圧は１０-7Ｔｏｒｒ程度でも堆積は生ずる
が、圧力は高いほど堆積速度を高めることができる。本
実施例では、１０-3Ｔｏｒｒオーダの圧力を用いる。堆
積速度を高めるためにガスが凝縮しない温度まで、一例
として上記のガスでは−２０℃程度まで基板４を冷却し
ガスの基板表面の吸着時間を長くすることが有効であ
る。
【００１３】その後電子線１（もしくはイオン線）を全
面に照射する。電子線またはイオン線の電流密度と堆積
速度はほぼ比例しており高いほど生産性は良い。例えば
基板に損傷を与えるような加熱を生じさせないために数
１０ｍＡ／cm2 程度の電流と数１０ｋＶの加速電圧で照
射する。堆積速度は加速電圧にさほど依存しないので電
流密度が極端に落ちない程度の数ｋＶで照射することも
可能である。堆積した薄膜はＳｉ上でもＳｉＯ2 上でも
剥離することはなかった。
面に照射する。電子線またはイオン線の電流密度と堆積
速度はほぼ比例しており高いほど生産性は良い。例えば
基板に損傷を与えるような加熱を生じさせないために数
１０ｍＡ／cm2 程度の電流と数１０ｋＶの加速電圧で照
射する。堆積速度は加速電圧にさほど依存しないので電
流密度が極端に落ちない程度の数ｋＶで照射することも
可能である。堆積した薄膜はＳｉ上でもＳｉＯ2 上でも
剥離することはなかった。
【００１４】パターンを形成する場合はマスク２を通し
て照射する。その後基板４を１００〜３００℃に加熱す
る。酸素または１０-3Ｔｏｒｒ程度の酸素プラズマやオ
ゾンを導入する。もしくはこれらを併用する。それによ
り、ＨＦＡ銅ＶＴＭＳ付加体の分解によって不純物とし
て銅薄膜中に混入したポリマーを除去し、金属パターン
の純度をあげ、電気抵抗を下げる。
て照射する。その後基板４を１００〜３００℃に加熱す
る。酸素または１０-3Ｔｏｒｒ程度の酸素プラズマやオ
ゾンを導入する。もしくはこれらを併用する。それによ
り、ＨＦＡ銅ＶＴＭＳ付加体の分解によって不純物とし
て銅薄膜中に混入したポリマーを除去し、金属パターン
の純度をあげ、電気抵抗を下げる。
【００１５】図２はビームを絞って照射し任意のパター
ンを形成する装置を示す概念図で、局所的にガス圧が高
くなるように例えば内径１〜５mm程度のパイプ１２を通
してガスを供給した場合である。この場合は局所的に基
板４の表面のガス圧を上げられるので、チャンバー７内
のガス圧をあまり上げることができない装置の場合でも
有効である。チャンバー内圧力が１０-3Ｔｏｒｒのとき
基板上では１０-1Ｔｏｒｒオーダのガス圧を得ることが
できる。
ンを形成する装置を示す概念図で、局所的にガス圧が高
くなるように例えば内径１〜５mm程度のパイプ１２を通
してガスを供給した場合である。この場合は局所的に基
板４の表面のガス圧を上げられるので、チャンバー７内
のガス圧をあまり上げることができない装置の場合でも
有効である。チャンバー内圧力が１０-3Ｔｏｒｒのとき
基板上では１０-1Ｔｏｒｒオーダのガス圧を得ることが
できる。
【００１６】以上のように薄膜またはパターンを導入
後、シリコンを含むガスならびに酸素を含むガスを導入
し粒子線をあてることにより、その場で金属薄膜または
金属パターンのパッシベーション膜を形成することがで
きる。０．１５μm 幅以下の微細なＣｕパターンをＳｉ
やＳｉＯ2 上に形成しても剥離することはなかった。
後、シリコンを含むガスならびに酸素を含むガスを導入
し粒子線をあてることにより、その場で金属薄膜または
金属パターンのパッシベーション膜を形成することがで
きる。０．１５μm 幅以下の微細なＣｕパターンをＳｉ
やＳｉＯ2 上に形成しても剥離することはなかった。
【００１７】なお、実施例で使ったＨＦＡ銅ＶＴＭＳ付
加体以外にも、ヘキサフルオロアセチルアセトン銅シク
ロオクタジエン付加体、またはアセチルアセトン銅も使
うことができる。
加体以外にも、ヘキサフルオロアセチルアセトン銅シク
ロオクタジエン付加体、またはアセチルアセトン銅も使
うことができる。
【００１８】また、請求項で示したガスにそれ以外のガ
ス、例えば、ＷＣＯ6 ガスを加えることにより銅とタン
グステンの合金（ＣｕＷ）、ＳｉＨ4 ガスを用いてＣｕ
シリサイド、トリメチルアミンアランガス（ＣＨ3 ）3
ＮＡｌＨ3 を用いてＷＡｌ合金などが形成できる。
ス、例えば、ＷＣＯ6 ガスを加えることにより銅とタン
グステンの合金（ＣｕＷ）、ＳｉＨ4 ガスを用いてＣｕ
シリサイド、トリメチルアミンアランガス（ＣＨ3 ）3
ＮＡｌＨ3 を用いてＷＡｌ合金などが形成できる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明により基板と
の密着性が悪く、エッチング加工が難しい銅の薄膜ある
いはそのパターンを直接基板上に形成できる。また照射
する粒子線を集束して走査することによりマスクレスで
銅のパターンを形成することができるので、配線、電極
の形成またはデバイス作製後の部分的な配線修正などに
適用することができる。
の密着性が悪く、エッチング加工が難しい銅の薄膜ある
いはそのパターンを直接基板上に形成できる。また照射
する粒子線を集束して走査することによりマスクレスで
銅のパターンを形成することができるので、配線、電極
の形成またはデバイス作製後の部分的な配線修正などに
適用することができる。
【図１】本発明の一実施例でマスクを用いて基板上全面
に一時に金属パターンを形成する装置を示す説明図であ
る。
に一時に金属パターンを形成する装置を示す説明図であ
る。
【図２】本発明の一実施例で照射するビームを集束しマ
スクレスで金属パターンを形成する装置を示す説明図で
ある。
スクレスで金属パターンを形成する装置を示す説明図で
ある。
１ 電子源 ２ マスク ３ 電子ビーム ４ 基板 ５ 加熱、冷却基板ホルダー ６ ガスシリンダー ７ 真空チャンバー ８ 電子銃 ９ 集束レンズ １０ 集束電子ビーム １１ 偏向電極 １２ ガス導入パイプ
Claims (1)
- 【請求項１】銅を含むガスとしてヘキサフロロアセチル
アセトン銅ビニルトリメチルシラン（ＶＴＭＳ）付加
体、ヘキサフルオロアセチルアセトン銅シクロオクタジ
エン付加体、またはアセチルアセトン銅を基板上に供給
し、電子線またはイオン線を照射することを特徴とする
金属薄膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13883694A JPH088254A (ja) | 1994-06-21 | 1994-06-21 | 金属薄膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13883694A JPH088254A (ja) | 1994-06-21 | 1994-06-21 | 金属薄膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH088254A true JPH088254A (ja) | 1996-01-12 |
Family
ID=15231353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13883694A Pending JPH088254A (ja) | 1994-06-21 | 1994-06-21 | 金属薄膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH088254A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100243654B1 (ko) * | 1996-12-04 | 2000-02-01 | 정선종 | 구리 유기금속 화학증착 장치 및 방법 |
| US6358465B1 (en) | 1999-02-16 | 2002-03-19 | Selas Sa | Device for exchanging heat with a flat product |
| KR100489596B1 (ko) * | 2002-10-15 | 2005-05-16 | 주식회사 아이엠티 | 플라즈마 표면처리 장치 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6242417A (ja) * | 1985-08-19 | 1987-02-24 | Nec Corp | 薄膜形成方法 |
| JPH01301865A (ja) * | 1988-05-30 | 1989-12-06 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 薄膜成長方法および薄膜成長装置 |
| JPH02504444A (ja) * | 1988-05-23 | 1990-12-13 | ヒユーズ・エアクラフト・カンパニー | 集中イオンビームを使用する金属化学蒸着用の選択エリア核および成長方法 |
| JPH04131377A (ja) * | 1990-09-21 | 1992-05-06 | Hitachi Ltd | 膜形成方法 |
| JPH0559551A (ja) * | 1991-02-04 | 1993-03-09 | Air Prod And Chem Inc | 銅めつき層蒸着能力のある錯体と、その蒸着法及びめつき層溶蝕法 |
| JPH05504377A (ja) * | 1989-12-04 | 1993-07-08 | ボード オブ リージェンツ，ザ ユニバーシティ オブ テキサス システム | ガス相からの選択的なビームによる被覆 |
| JPH06501287A (ja) * | 1990-10-24 | 1994-02-10 | インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン | 配位子で安定化された一価金属β−ジケトン配位錯体および金属薄膜の化学蒸着へのその利用 |
-
1994
- 1994-06-21 JP JP13883694A patent/JPH088254A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19971111 |