JPH09246211A - Vapor deposition of conductive thin film - Google Patents

Vapor deposition of conductive thin film

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JPH09246211A
JPH09246211A JP5717296A JP5717296A JPH09246211A JP H09246211 A JPH09246211 A JP H09246211A JP 5717296 A JP5717296 A JP 5717296A JP 5717296 A JP5717296 A JP 5717296A JP H09246211 A JPH09246211 A JP H09246211A
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Japan
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thin film
gas
conductive thin
conductive
film
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JP5717296A
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Nobuyuki Otsuka
信幸 大塚
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform pretreatment of a substrate by a method of high safety without increasing the size of the manufacturing apparatus and specializing the apparatus by supplying organic metal gas containing halogen for surface treatment of the conductive region before performing vapor deposition of a conductive thin film on a conductive region provided on a substrate. SOLUTION: Before vapor deposition of a conductive thin film on a conductive region 3 provided in a substrate 1, organic mental gas 4 containing halogen is supplied so as to perform surface treatment of the conductive region 3. Or, in a vapor deposition process of the conductive thin film 6 on the conductive region 3 provided in a substrate 1, the organic metal gas 4 containing halogen together with a material gas 5 of the conductive thin film 6 is supplied so as to treat the surface of the conductive region 3. For instance, the conductive thin film 6 to be Al, the material gas 5 is top be Al(CH3 )2 H or the like, organic metal gas 4 containing halogen is to be Al(C2 H5 )2 Cl or the like.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は導電性薄膜の気相成
長方法に関するものであり、特に、気相成長法(CVD
法)を用いて高品質な配線や電極用の導電性薄膜の成長
を可能にするための前処理に特徴を有する導電性薄膜の
気相成長方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vapor phase growth method for conductive thin films, and more particularly to a vapor phase growth method (CVD).
Method), which is characterized in pretreatment for enabling the growth of a high-quality conductive thin film for wirings and electrodes.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体装置の微細化による高速
化、高集積化が進むにつれて、サブミクロン以下での高
信頼性の配線層或いは電極を作製する技術が求められて
おり、そのために、スパッタ法に代えて有機金属を用い
たCVD法を用いることが提案されている。
2. Description of the Related Art In recent years, as semiconductor devices have been miniaturized to achieve higher speeds and higher integration, there has been a demand for a technique for producing highly reliable wiring layers or electrodes of sub-micron or smaller size. It has been proposed to use a CVD method using an organic metal instead of the method.

【0003】この様に、CVD法を用いて配線層或いは
電極となる導電性薄膜を成長する際に、基板前処理とし
て、FやCl等のハロゲンを含んだ反応性ガスのプラズ
マを用いて、コンタクトホールにおいて露出するシリコ
ン基板表面や、ビアホールにおいて露出する配線層表面
を処理して、自然酸化膜等を除去していた。
As described above, when a conductive thin film to be a wiring layer or an electrode is grown by the CVD method, plasma of a reactive gas containing halogen such as F and Cl is used as a substrate pretreatment. The surface of the silicon substrate exposed in the contact hole and the surface of the wiring layer exposed in the via hole are processed to remove the natural oxide film and the like.

【0004】これは、成長表面に自然酸化膜が残存して
いると、成長しやすい部分と成長しにくい部分が混在
し、均一な初期成長が行われなくなるため、導電性薄膜
の選択成長性の低下、或いは、表面モホロジの劣化が生
じるためである。
This is because if a natural oxide film remains on the growth surface, a part that easily grows and a part that does not grow easily are mixed, and uniform initial growth cannot be performed. This is because the deterioration or deterioration of the surface morphology occurs.

【0005】また、他の基板処理方法としては、反応室
に100℃のClF3 ガスを供給してプラズマレスの反
応によって前処理をし、続いて、同じ反応室内でCVD
法によってAl膜を成長することが提案されており、こ
のClF3 はTiN膜とBPSG膜とのエッチング選択
性にすぐれ、且つ、成長させたAl膜の鏡面反射率が改
善されたこと、即ち、Al膜の表面モホロジが改善され
たことが報告されている(必要ならば、松橋秀樹他、1
995年春季,第42回応用物理学関係連合講演会,講
演予稿集,No.2,p.733,29p−K−9参
照)。
As another substrate processing method, a ClF 3 gas at 100 ° C. is supplied to the reaction chamber to perform pretreatment by a plasmaless reaction, and then CVD is performed in the same reaction chamber.
It has been proposed to grow an Al film by the method, and ClF 3 has excellent etching selectivity between the TiN film and the BPSG film, and the improved specular reflectance of the grown Al film, that is, It has been reported that the surface morphology of the Al film is improved (if necessary, Hideki Matsuhashi et al., 1
Spring 995, 42nd Joint Lecture on Applied Physics, Proceedings, No. 2, p. 733, 29p-K-9).

【0006】この様に、Al膜等の導電膜を有機金属を
用いたCVD法によって成膜する場合、Alの成長は下
地に依存し、導電性膜上に優先的に成長し、酸化膜上に
は成長しにくいため、前処理によって下地表面をクリー
ニングすることによってAl膜の選択成長性が増し、且
つ、局所的に自然酸化膜等が残存しないので表面モホロ
ジの改善されたAl膜の成長が可能になる。
As described above, when a conductive film such as an Al film is formed by a CVD method using an organic metal, the growth of Al depends on the underlying layer, preferentially grows on the conductive film, and on the oxide film. Since it is difficult for the Al film to grow, the selective growth of the Al film is increased by cleaning the underlayer surface by pretreatment, and since the natural oxide film and the like are not locally left, the growth of the Al film with improved surface morphology can be achieved. It will be possible.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、基板前処理に
プラズマを使用する場合には、専用の前処理室を設ける
必要があり、装置が大掛かりになるという問題があり、
また、基板をプラズマに曝すことによって、基板表面が
イオン衝撃によってダメージを受けるという問題があ
る。
However, when plasma is used for the substrate pretreatment, it is necessary to provide a dedicated pretreatment chamber, and there is a problem that the apparatus becomes bulky.
Further, there is a problem that the substrate surface is damaged by ion bombardment by exposing the substrate to plasma.

【0008】また、ClF3 を用いた場合には、プラズ
マレスであるため、専用の前処理室を必要としないが、
ClF3 は極めて腐食性の高いガスであるため、常温に
おいて0.5気圧であるにも拘わらず高圧ガスボンベ容
器で取り扱われており、各地方自治体の条例による規制
を受けるという問題があり、且つ、腐食性が高いため、
反応装置の耐腐食性処理や排ガス処理が問題となり、取
扱に十分な注意が必要となる。
Further, when ClF 3 is used, it does not require a dedicated pretreatment chamber because it is plasmaless.
Since ClF 3 is a highly corrosive gas, it is handled in a high-pressure gas cylinder container even though it is 0.5 atm at room temperature, and there is a problem that it is subject to regulations by local governments. Because it is highly corrosive,
Corrosion resistance treatment and exhaust gas treatment of the reactor become a problem, and it requires careful handling.

【0009】したがって、本発明は、配線層或いは電極
となる導電性薄膜を成長させる際に、装置を大型化或い
は特殊化することなく、安全性の高い方法によって基板
前処理をすることを目的とする。
Therefore, it is an object of the present invention to pretreat a substrate by a highly safe method when growing a conductive thin film to be a wiring layer or an electrode without increasing the size or specializing the device. To do.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図1を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。 図1(a)及び(b)参照 (1)本発明は、導電性薄膜の気相成長方法において、
基板1上に設けた導電性領域3に導電性薄膜6を気相成
長させる前に、ハロゲンを含む有機金属ガス4を供給し
て導電性領域3表面を処理することを特徴とする。
FIG. 1 is an explanatory view of the principle configuration of the present invention, and means for solving the problems in the present invention will be described with reference to FIG. 1 (a) and 1 (b) (1) The present invention relates to a vapor phase growth method of a conductive thin film,
It is characterized in that the organic metal gas 4 containing halogen is supplied to treat the surface of the conductive region 3 before vapor-depositing the conductive thin film 6 on the conductive region 3 provided on the substrate 1.

【0011】このハロゲンを含む有機金属ガス4は、反
応性を有するとともに、安全性も高いので、従来のMO
VPE装置(有機金属気相成長装置)をそのまま用い
て、簡便な取扱により基板1上に設けた導電性領域3の
表面を処理することができる。
Since the organometallic gas 4 containing halogen has reactivity and high safety, the conventional MO gas is not used.
Using the VPE device (organic metal vapor phase growth device) as it is, the surface of the conductive region 3 provided on the substrate 1 can be treated by simple handling.

【0012】(2)また、本発明は、導電性薄膜6の気
相成長方法において、基板1上に設けた導電性領域3に
導電性薄膜6を気相成長させる工程において、導電性薄
膜6の原料ガス5と一緒にハロゲンを含む有機金属ガス
4を供給して導電性領域3表面を処理することを特徴と
する。
(2) Further, in the vapor phase growth method of the conductive thin film 6, the present invention is characterized in that in the step of vapor phase growing the conductive thin film 6 on the conductive region 3 provided on the substrate 1, the conductive thin film 6 is formed. The organometallic gas 4 containing halogen is supplied together with the raw material gas 5 of 1. to treat the surface of the conductive region 3.

【0013】この様に、ハロゲンを含む有機金属ガス
4、即ち、エッチングガスと、導電性薄膜6の原料ガス
5とを同時に供給することによって、基板1上に設けた
導電性領域3をエッチングにより清浄化しながら導電性
薄膜6を成長することもでき、特に、層間絶縁膜に設け
たビアホール内に露出した導電性領域3表面に導電性薄
膜6を成長させる場合、層間絶縁膜表面に堆積する導電
性薄膜6の堆積速度が遅いのでエッチング作用が勝っ
て、導電性領域3のみに導電性薄膜6が堆積することに
なる。
As described above, the organic metal gas 4 containing halogen, that is, the etching gas and the source gas 5 for the conductive thin film 6 are simultaneously supplied to etch the conductive region 3 provided on the substrate 1 by etching. It is also possible to grow the conductive thin film 6 while cleaning, and in particular, when growing the conductive thin film 6 on the surface of the conductive region 3 exposed in the via hole provided in the interlayer insulating film, the conductivity deposited on the surface of the interlayer insulating film. Since the deposition rate of the conductive thin film 6 is low, the etching action is predominant, and the conductive thin film 6 is deposited only on the conductive region 3.

【0014】(3)また、本発明は、上記(1)または
(2)において、ハロゲンを含む有機金属ガス4が、導
電性薄膜6を構成する金属元素の少なくとも一つを含ん
でいることを特徴とする。
(3) Further, in the present invention, in the above (1) or (2), the halogen-containing organometallic gas 4 contains at least one of the metal elements constituting the conductive thin film 6. Characterize.

【0015】この様なハロゲンを含む有機金属ガス4
は、ClF3 等に比べて安全性が高く、また、導電性薄
膜6を構成する金属元素の少なくとも一つを含むことに
よって、導電性薄膜6の堆積時にMOVPE装置内にハ
ロゲンを含む有機金属ガス4が残存しても導電性薄膜6
の組成に影響を与えることがなく、特に、導電性薄膜6
の原料ガス5を同時に供給する場合には、堆積する導電
性薄膜6の組成を安定化することができる。
Organometallic gas 4 containing such a halogen
Is safer than ClF 3 and the like, and contains at least one of the metal elements that form the conductive thin film 6, so that an organic metal gas containing halogen in the MOVPE device during deposition of the conductive thin film 6 Conductive thin film 6 even if 4 remains
The conductive thin film 6 without affecting the composition of
When the raw material gas 5 is simultaneously supplied, the composition of the conductive thin film 6 to be deposited can be stabilized.

【0016】(4)また、本発明は、上記(1)乃至
(3)のいずれかにおいて、導電性薄膜6が、Alまた
はAlを主成分とするAl合金のいずれかであることを
特徴とする。
(4) Further, the present invention is characterized in that in any of the above (1) to (3), the conductive thin film 6 is either Al or an Al alloy containing Al as a main component. To do.

【0017】この様な配線層を構成する材料として、A
l或いはAlを主成分とするAl合金は典型的なもので
ある。
As a material for forming such a wiring layer, A
An Al alloy containing 1 or Al as a main component is typical.

【0018】(5)また、本発明は、上記(1)乃至
(4)のいずれかにおいて、ハロゲンを含む有機金属ガ
ス4が、RをCx y 、R’をCx'y'とした場合、A
lRuR’v Clw z (但し、u,v,w,zは整数
で、且つ、u+v+w+z=3)で表されることを特徴
とする。
[0018] (5) Further, the present invention, the above (1) to (4) in any of the organometallic gas 4 containing halogen, the R C x H y, R 'and C x' H y ' And then A
lR u R ′ v Cl w F z (where u, v, w and z are integers and u + v + w + z = 3).

【0019】この様に、ハロゲンを含む有機金属ガス4
としてのAlRu R’v Clw z、即ち、ハロゲンを
含む有機Alガスの原料は、常温で数Torr〜数十T
orr程度の蒸気圧であり、且つ、腐食性・毒性が低い
ので取扱及び排ガス処理が容易になり、Al−CVD装
置、即ち、MOVPE装置をそのまま使用することがで
きる。
Thus, the organometallic gas containing halogen 4
AlR as u R 'v Cl w F z , i.e., the raw material of the organic Al gas containing a halogen, the number Torr~ tens T at room temperature
Since it has a vapor pressure of about orr and is low in corrosiveness and toxicity, it is easy to handle and treat the exhaust gas, and the Al-CVD apparatus, that is, the MOVPE apparatus can be used as it is.

【0020】(6)また、本発明は、上記(5)におい
て、u=2、v=0、w=1、且つ、z=0、または、
u=2、v=0、w=0、且つ、z=1のいずれかであ
ることを特徴とする。
(6) Further, in the present invention according to the above (5), u = 2, v = 0, w = 1 and z = 0, or
One of u = 2, v = 0, w = 0, and z = 1.

【0021】この様に、ハロゲンを含む有機金属ガス4
として、ハロゲン元素が1であり、且つ、Rが2のAl
u R’v Clw z が最も入手しやすく、且つ、取扱
も簡便である。
Thus, the organometallic gas 4 containing halogen
Is an Al element in which the halogen element is 1 and R is 2.
R u R 'v Cl w F z is the most readily available, and, the handling is simple.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】ここで、まず、図2を参照して本
発明の実施に用いる気相成長装置(MOVPE装置)の
概略的構成を説明する。 図2参照 この気相成長装置は、有機金属ガス供給系と反応室系と
から構成され、まず、Al層を成長させるAl(C
3 2 H、即ち、DMAH供給系は、DMAH12を
収容した容器11、DMAH12をバブリングするため
の水素ガスを供給するMFC(マスフローコントロー
ラ)13、気化したDMAHガスの圧力を圧力計15で
監視してその圧力を調整する圧力制御用バルブ16、D
MAHガスを搬送するための水素ガスを流量を調整しな
がら供給するMFC14、DMAHガスが不要の場合に
排気系(vent)に切り替える弁17、DMAHガス
を用いない場合、例えば、Al(C2 5 2 Cl、即
ち、DEACガスを供給して半導体基板32表面を清浄
化処理する場合に、全体の流量のバランスを調節するた
めの水素ガスを供給するMFC19及び弁18からな
り、配管20を介して反応室系を構成するチャンバー3
0に供給される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION First, a schematic structure of a vapor phase growth apparatus (MOVPE apparatus) used for carrying out the present invention will be described with reference to FIG. See FIG. 2. This vapor phase growth apparatus comprises an organometallic gas supply system and a reaction chamber system. First, Al (C) for growing an Al layer is used.
H 3 ) 2 H, that is, the DMAH supply system monitors the vessel 11 containing the DMAH 12, the MFC (mass flow controller) 13 supplying hydrogen gas for bubbling the DMAH 12, and the pressure gauge 15 for the pressure of the vaporized DMAH gas. Pressure control valve 16, D for adjusting the pressure by
An MFC 14 that supplies hydrogen gas for transporting MAH gas while adjusting the flow rate, a valve 17 that switches to an exhaust system (vent) when DMAH gas is not needed, a case where DMAH gas is not used, for example, Al (C 2 H 5 ) 2 Cl, that is, when the DEAC gas is supplied to clean the surface of the semiconductor substrate 32, the MFC 19 and the valve 18 for supplying the hydrogen gas for adjusting the balance of the total flow rate are provided. Chamber 3 which constitutes a reaction chamber system via
0 is supplied.

【0023】また、DEAC供給系の構成も、DMAH
供給系の構成と実質的に同等であり、DMAH供給系に
おけるDMAH11を、DEAC22に置き換えたもの
であり、同じく、配管20を介して反応室系を構成する
チャンバー30に供給される。
The configuration of the DEAC supply system is also DMAH.
The configuration is substantially the same as that of the supply system, in which the DMAH 11 in the DMAH supply system is replaced with the DEAC 22, and similarly, the DMAH 11 is supplied to the chamber 30 which constitutes the reaction chamber system via the pipe 20.

【0024】また、反応室系は、チャンバー30、チャ
ンバー30内に設けられた半導体基板32を保持・固定
するカーボンサセプタ31、半導体基板32を加熱する
RFコイル33、及び、導入されたガス及び反応生成物
を排気する排気口34から構成されている。
The reaction chamber system includes a chamber 30, a carbon susceptor 31 for holding and fixing the semiconductor substrate 32 provided in the chamber 30, an RF coil 33 for heating the semiconductor substrate 32, and introduced gas and reaction. It is composed of an exhaust port 34 for exhausting the product.

【0025】この様な気相成長装置において、基板前処
理を行う場合には、弁27によってDEACガスを配管
20に供給すると共に、弁17によってDMAHガスを
排気系(vent)に切り替え、次に、Al膜の堆積を
行う場合には、弁27によってDEACガスを排気系
(vent)に切り替えると共に、弁17によってDM
AHガスを配管20に供給する。
When the substrate pretreatment is performed in such a vapor phase growth apparatus, the valve 27 supplies the DEAC gas to the pipe 20, and the valve 17 switches the DMAH gas to the exhaust system (vent). , An Al film is deposited, the valve 27 switches the DEAC gas to the exhaust system (vent), and the valve 17 controls the DM gas.
AH gas is supplied to the pipe 20.

【0026】また、DEACガスを供給しながらAl膜
を成長させる場合には、弁17及び弁27を共に配管2
0側に切り替えて、DEACガスとDMAHガスを同時
にチャンバー30内に供給すれば良い。
Further, when the Al film is grown while supplying the DEAC gas, the valve 17 and the valve 27 are both connected to the pipe 2
The DEAC gas and the DMAH gas may be simultaneously supplied into the chamber 30 by switching to the 0 side.

【0027】次に、図3を参照して、本発明の第1の実
施の形態を説明する。 図3(a)参照 まず、シリコン基板41上にSOG(スピンオングラ
ス)膜42からなる下地絶縁膜を設けたのち、スパッタ
法によってバリヤメタルとなるTiN膜43を全面に堆
積させ、次いで、図2に示した気相成長装置を用い、容
器21の温度を10〜50℃、例えば、20℃に設定
し、MFC23から供給されるH2 ガスが100〜10
00sccm、例えば、400sccmになるように制
御して供給し、チャンバー30内の圧力を10〜300
0Pa、例えば、270Paとし、基板温度を200〜
300℃、例えば、300℃にした条件のDEACガス
44雰囲気中で10〜600秒、例えば、60秒間処理
することによって、TiN膜43表面に形成されている
自然酸化膜を除去する。
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. See FIG. 3A. First, a base insulating film made of an SOG (spin on glass) film 42 is provided on a silicon substrate 41, and then a TiN film 43 serving as a barrier metal is deposited on the entire surface by a sputtering method. Using the vapor phase growth apparatus shown, the temperature of the container 21 is set to 10 to 50 ° C., for example, 20 ° C., and the H 2 gas supplied from the MFC 23 is 100 to 10 ° C.
The pressure in the chamber 30 is controlled to 10 sccm, for example, 400 sccm.
The substrate temperature is 200 to
The natural oxide film formed on the surface of the TiN film 43 is removed by performing a treatment for 10 to 600 seconds, for example, 60 seconds in the DEAC gas 44 atmosphere under the condition of 300 ° C., for example, 300 ° C.

【0028】この場合、AES(オージェ電子分光法)
によって、DEAC処理後のTiN膜43の表面を測定
すると、TiN膜43表面にはその後に堆積させるAl
−CVD膜の表面モホロジを悪化させる要因になるCl
が存在しなことが確認された。
In this case, AES (Auger electron spectroscopy)
When the surface of the TiN film 43 after the DEAC process is measured by the method, the Al deposited on the surface of the TiN film 43 after that is measured.
-Cl that becomes a factor that deteriorates the surface morphology of the CVD film
It was confirmed that no exist.

【0029】図3(b)参照 次いで、導入ガスをDMAHに切替え、容器11の温度
を0〜50℃、例えば、20℃に設定し、MFC13か
ら供給されるH2 ガスが10〜2000sccm、例え
ば、200sccmになるように制御して供給し、チャ
ンバー30内の圧力を10〜3000Pa、例えば、2
70Paとし、基板温度を100〜400℃、例えば、
200℃にした条件で、DMAHガス45雰囲気中で1
〜60分、例えば、10分間処理することによって厚さ
30〜1000nmのAl層46を堆積させ、パターニ
ングすることによって配線層を形成する。なお、パター
ニングの前に、反射防止膜兼バリヤメタルとしてAl層
46上に、スパッタ法によってTiN膜を設けても良
い。
Next, referring to FIG. 3B, the introduced gas is switched to DMAH, the temperature of the container 11 is set to 0 to 50 ° C., for example, 20 ° C., and the H 2 gas supplied from the MFC 13 is 10 to 2000 sccm, for example. The pressure in the chamber 30 is 10 to 3000 Pa, for example, 2 sccm.
70 Pa, the substrate temperature is 100 to 400 ° C., for example,
1 in a DMAH gas 45 atmosphere at 200 ° C.
The Al layer 46 having a thickness of 30 to 1000 nm is deposited by processing for 60 minutes, for example, 10 minutes, and patterned to form a wiring layer. Before patterning, a TiN film may be provided on the Al layer 46 as an antireflection film and a barrier metal by a sputtering method.

【0030】この場合、TiN膜43表面に居所的に形
成されている自然酸化膜はDEACによる前処理によっ
て除去されており、且つ、TiN膜43表面にClが存
在しないので、TiN膜43表面に均一にAl層46の
成長が生じ、その表面の凹凸の高低差は400Å(40
nm)程度となり、表面モホロジが大幅に改善されるの
で、フォトリソグラフィー工程を用いたパターニング精
度が向上し、サブミクロン以下の配線層を高精度にパタ
ーニングすることができる。
In this case, the natural oxide film locally formed on the surface of the TiN film 43 has been removed by the pretreatment by DEAC, and since Cl does not exist on the surface of the TiN film 43, the surface of the TiN film 43 is not removed. The Al layer 46 grows uniformly, and the height difference of the unevenness on the surface is 400 Å (40
Since the surface morphology is significantly improved, the patterning accuracy using the photolithography process is improved, and the wiring layer of submicron or less can be patterned with high accuracy.

【0031】この様に、本発明においては、腐食性の低
いDEACを用い、且つ、プラズマ反応を用いていない
ので専用の前処理室が不要になり、従来のMOVPE装
置をそのまま使用することができるため、製造コストを
削減することができる。
As described above, in the present invention, since the DEAC having low corrosiveness is used and the plasma reaction is not used, a dedicated pretreatment chamber becomes unnecessary, and the conventional MOVPE apparatus can be used as it is. Therefore, the manufacturing cost can be reduced.

【0032】次に、図4を参照して本発明の第2の実施
の形態を説明する。 図4(a)参照 まず、第1の実施の形態と同様な工程によって、シリコ
ン基板51上にSOG膜52からなる下地絶縁膜を介し
てTiN膜53/Al層54/TiN膜55からなる3
層構造の導電膜層を設け、パターニングして配線層を形
成したのち、その配線層上にSiO2 膜56からなる層
間絶縁層を設ける。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. See FIG. 4A. First, the TiN film 53 / Al layer 54 / TiN film 55 is formed on the silicon substrate 51 through the underlying insulating film made of the SOG film 52 by the same process as in the first embodiment.
After providing a conductive film layer having a layered structure and forming a wiring layer by patterning, an interlayer insulating layer made of a SiO 2 film 56 is provided on the wiring layer.

【0033】次いで、多層配線を行うための配線層に対
するコンタクトをとるために、SiO2 膜56にビアホ
ール57を形成したのち、第1の実施の形態のDEAC
処理と同様に、容器21の温度を10〜50℃、例え
ば、20℃に設定し、MFC23から供給されるH2
スが100〜1000sccm、例えば、400scc
mになるように制御して供給し、チャンバー30内の圧
力を10〜3000Pa、例えば、270Paとし、基
板温度を200〜300℃、例えば、300℃にした条
件のDEACガス58雰囲気中で10〜600秒、例え
ば、60秒間処理して、ビアホール57内に露出するT
iN膜55表面に形成されている自然酸化膜を除去す
る。
Next, a via hole 57 is formed in the SiO 2 film 56 in order to make a contact with a wiring layer for making a multilayer wiring, and then the DEAC of the first embodiment is formed.
Similar to the treatment, the temperature of the container 21 is set to 10 to 50 ° C., for example, 20 ° C., and the H 2 gas supplied from the MFC 23 is 100 to 1000 sccm, for example, 400 sccc.
The pressure in the chamber 30 is 10 to 3000 Pa, for example, 270 Pa, and the substrate temperature is 200 to 300 ° C., for example, 300 ° C. in the DEAC gas 58 atmosphere. After being processed for 600 seconds, for example, 60 seconds, T exposed in the via hole 57
The natural oxide film formed on the surface of the iN film 55 is removed.

【0034】図4(b)参照 次いで、導入ガスをDMAHに切替え、容器11の温度
を0〜50℃、例えば、20℃に設定し、MFC13か
ら供給されるH2 ガスが10〜2000sccm、例え
ば、200sccmになるように制御して供給し、チャ
ンバー30内の圧力を10〜3000Pa、例えば、2
70Paとし、基板温度を100〜400℃、例えば、
200℃にした条件で、DMAHガス59からAlを堆
積させる。
Next, referring to FIG. 4B, the introduced gas is switched to DMAH, the temperature of the container 11 is set to 0 to 50 ° C., for example, 20 ° C., and the H 2 gas supplied from the MFC 13 is 10 to 2000 sccm, for example. The pressure in the chamber 30 is 10 to 3000 Pa, for example, 2 sccm.
70 Pa, the substrate temperature is 100 to 400 ° C., for example,
Al is deposited from the DMAH gas 59 under the condition of 200 ° C.

【0035】この場合、Alは絶縁膜上には成長しにく
く、導電性領域に優先的に成長することになるが、ビア
ホール57内に露出するTiN膜55表面に形成されて
いる自然酸化膜はDEACによる前処理によって除去さ
れているので、ビアホール57内に優先的に成長が起こ
りAlプラグ60が形成されることになる。
In this case, Al hardly grows on the insulating film and preferentially grows on the conductive region. However, the natural oxide film formed on the surface of the TiN film 55 exposed in the via hole 57 is not formed. Since it has been removed by the pretreatment by DEAC, the growth preferentially occurs in the via hole 57 and the Al plug 60 is formed.

【0036】したがって、配線層の微細化に伴ってビア
ホール57の径が小さくなっても、充分な接触性を保っ
てAlプラグ60を埋め込むことができ、Alの埋め込
み不足による接続不良等の発生が防止されることにな
る。
Therefore, even if the diameter of the via hole 57 becomes smaller due to the miniaturization of the wiring layer, the Al plug 60 can be embedded with sufficient contactability, and a connection failure or the like due to insufficient embedding of Al occurs. Will be prevented.

【0037】次いで、図示しないものの、第1の実施の
形態と同様に、TiN膜/Al層/TiN膜からなる3
層構造の導電膜を堆積させ、パターニングすることによ
って、Alプラグ60を介してTiN膜53/Al層5
4/TiN膜55からなる下層配線層に接続する上層配
線層を形成し、以後、必要とする配線層数に応じて同様
の工程を繰り返せば良い。
Next, although not shown, as in the first embodiment, a TiN film / Al layer / TiN film 3 is formed.
By depositing and patterning a conductive film having a layered structure, the TiN film 53 / Al layer 5 is formed through the Al plug 60.
The upper wiring layer connected to the lower wiring layer made of the 4 / TiN film 55 may be formed, and thereafter, the same steps may be repeated depending on the required number of wiring layers.

【0038】この第2の実施の形態においては、絶縁膜
上への余分な成長が生じないためエッチバック工程等の
除去工程が不要になり、仮に、多少成長したとしてもエ
ッチバック時間を短くすることができるので、スループ
ットが向上し、製造コストを低減することが可能にな
る。
In the second embodiment, since an unnecessary growth on the insulating film does not occur, a removal process such as an etch-back process is unnecessary, and even if it grows to some extent, the etch-back time is shortened. Therefore, the throughput can be improved and the manufacturing cost can be reduced.

【0039】なお、上記の各実施の形態の説明において
は、DEAC処理を施したのち、MDAHを用いてAl
層を成長させているが、DEACガスとDMAHガスを
同時にチャンバー30に供給してAl層を成長させても
良い。
In the description of each of the above embodiments, after the DEAC process is performed, MDAH is used to remove Al.
Although the layer is grown, the DEAC gas and the DMAH gas may be simultaneously supplied to the chamber 30 to grow the Al layer.

【0040】この場合には、DEACガスによる自然酸
化膜及び導電性薄膜のエッチングと、DMAHガスによ
る成膜が同時に行われることになるが、両者の流量比を
制御することによって成膜を優勢にすれば良く、Alの
堆積が優先的に生じるTiN膜の露出部においては成膜
が起こり、Alの堆積が元々起こりにくい絶縁膜表面に
おいてはエッチングが優勢になるので、絶縁膜上への堆
積は起こらず、純粋にプラグ状の埋め込み導電層の形成
が可能になる。
In this case, the etching of the natural oxide film and the conductive thin film by the DEAC gas and the film formation by the DMAH gas are carried out at the same time, but the film formation is predominant by controlling the flow rate ratio of both. It is sufficient to form a film on the exposed portion of the TiN film where Al deposition preferentially occurs, and the etching becomes dominant on the surface of the insulating film where Al deposition does not originally occur. Without this, a pure plug-like buried conductive layer can be formed.

【0041】また、上記の各実施の形態の説明において
は、TiN膜表面に形成された自然酸化膜の除去を対象
にしているが、本発明は、TiN膜表面の自然酸化膜の
除去に限られるものではなく、コンタクトホールを介し
て露出した半導体領域にオーミック電極を形成する場合
も対象とするものである。
Further, in the above description of each embodiment, the removal of the natural oxide film formed on the surface of the TiN film is targeted, but the present invention is limited to the removal of the natural oxide film on the surface of the TiN film. The present invention is also applicable to the case where an ohmic electrode is formed in a semiconductor region exposed through a contact hole.

【0042】即ち、DEACは、SiO2 膜のエッチン
グしないものの、Siのエッチングは行うガスであるの
で、下地絶縁層、或いは、層間絶縁膜にコンタクトホー
ルを設けたのち、DEAC処理を施すことによってコン
タクトホール内に露出したシリコン表面はエッチングさ
れ、このエッチングに伴って露出表面に形成されている
シリコンの自然酸化膜が除去され、コンタクトホール内
部にAl合金等のオーミック電極を確実に埋め込むこと
ができる。
That is, since DEAC is a gas that does not etch the SiO 2 film but etches Si, DEAC treatment is performed after a contact hole is formed in the underlying insulating layer or the interlayer insulating film. The silicon surface exposed in the hole is etched, the natural oxide film of silicon formed on the exposed surface is removed by this etching, and an ohmic electrode such as an Al alloy can be surely buried inside the contact hole.

【0043】また、コンタクトホールを介してオーミッ
ク電極を設ける際に、バリヤメタルとしてTiN膜を全
面に設けたのち、DEAC処理を行い、次いで、DMA
Hを用いてAl層を成長させてパターンすることによ
り、オーミック電極とそれにつながる配線層を同時に形
成しても良い。
When the ohmic electrode is provided through the contact hole, a TiN film is provided on the entire surface as a barrier metal, DEAC is performed, and then DMA is performed.
The ohmic electrode and the wiring layer connected to the ohmic electrode may be simultaneously formed by growing an Al layer using H and patterning it.

【0044】また、上記の実施の形態の説明において
は、基板前処理工程においてDEACを用いているが、
DEACに限られるものではなく、Al(CH3 2
l、Al(CH3 2 F、或いは、Al(C2 5 2
Fを用いても良く、さらには、RをCx y 、R’をC
x'y'、即ち、アルキル基、ビニル基、或いは、フェニ
ル基等とした場合、AlRu R’v Clw z (但し、
u,v,w,zは整数で、且つ、u+v+w+z=3)
で表されるハロゲンを含む有機金属を用いても良い。
In the above description of the embodiment, DEAC is used in the substrate pretreatment process.
Not limited to DEAC, but Al (CH 3 ) 2 C
1, Al (CH 3 ) 2 F, or Al (C 2 H 5 ) 2
May be used F, furthermore, the R C x H y, the R 'C
x 'H y', i.e., an alkyl group, a vinyl group, or, when a phenyl group, AlR u R 'v Cl w F z ( where
u, v, w, z are integers, and u + v + w + z = 3)
Alternatively, an organic metal containing halogen represented by

【0045】また、成長させる導電性薄膜も、Alに限
られるものではなく、Alを主成分とするAl合金でも
良く、また、Alを成長させるガスも、DMAHに限ら
れるものではなく、Al(C2 5 2 HやAl(CH
3 3 等の他の有機金属を用いても良いものであり、さ
らに、Cu等のエレクトロマイグレーション耐性の高い
導電性薄膜を用いても良いものである。
The conductive thin film to be grown is not limited to Al, but may be an Al alloy containing Al as a main component, and the gas for growing Al is not limited to DMAH and may be Al ( C 2 H 5 ) 2 H and Al (CH
3 ) Other organic metals such as 3 may be used, and further, a conductive thin film having high electromigration resistance such as Cu may be used.

【0046】また、基板としてはシリコン基板を用いた
半導体装置で説明しているが、シリコン基板を用いた半
導体装置に限られるものではなく、サファイア基板を用
いたSOS、或いは、SOI型の半導体装置であっても
良く、さらには、強誘電体基板を用いた誘電体ベースト
ランジスタ、或いは、強誘電体基板を用いた光IC等に
も適用されるものである。
Further, although the semiconductor device using the silicon substrate as the substrate has been described, it is not limited to the semiconductor device using the silicon substrate, and the SOS or SOI type semiconductor device using the sapphire substrate is used. Further, it is also applicable to a dielectric base transistor using a ferroelectric substrate, an optical IC using a ferroelectric substrate, or the like.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明によれば、比較的安全性の高いハ
ロゲンを含んだ有機金属ガスを用いて基板前処理を行っ
たのち、導電性薄膜を気相成長させているので、従来の
気相成長装置をそのまま使用して表面モホロジの優れた
導電性薄膜を成長させることができ、半導体装置等の高
集積化に寄与すると共に、製造コストの低減に寄与する
ところも大きい。
According to the present invention, the conductive thin film is vapor-deposited after the pretreatment of the substrate using the organometallic gas containing halogen, which is relatively safe. It is possible to grow a conductive thin film having excellent surface morphology by using the phase growth apparatus as it is, which contributes to high integration of semiconductor devices and the like, and also contributes to reduction of manufacturing cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の原理的構成の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a principle configuration of the present invention.

【図2】本発明の実施に用いる気相成長装置の説明図で
ある。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a vapor phase growth apparatus used for carrying out the present invention.

【図3】本発明の第1の実施の形態の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施の形態の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 下地絶縁膜 3 導電性領域 4 ハロゲンを含む有機金属ガス 5 原料ガス 6 導電性薄膜 11 容器 12 DMAH 13 MFC 14 MFC 15 圧力計 16 圧力制御用バルブ 17 弁 18 弁 19 MFC 20 配管 21 容器 22 DEAC 23 MFC 24 MFC 25 圧力計 26 圧力制御用バルブ 27 弁 28 弁 29 MFC 30 チャンバー 31 カーボンサセプタ 32 半導体基板 33 RFコイル 34 排気口 41 シリコン基板 42 SOG膜 43 TiN膜 44 DEAC 45 DMAH 46 Al層 51 シリコン基板 52 SOG膜 53 TiN膜 54 Al層 55 TiN膜 56 SiO2 膜 57 ビアホール 58 DEAC 59 DMAH 60 Alプラグ1 Substrate 2 Base Insulating Film 3 Conductive Region 4 Organic Metal Gas Containing Halogen 5 Source Gas 6 Conductive Thin Film 11 Container 12 DMAH 13 MFC 14 MFC 15 Pressure Gauge 16 Pressure Control Valve 17 Valve 18 Valve 19 MFC 20 Piping 21 Container 22 DEAC 23 MFC 24 MFC 25 Pressure gauge 26 Pressure control valve 27 Valve 28 Valve 29 MFC 30 Chamber 31 Carbon susceptor 32 Semiconductor substrate 33 RF coil 34 Exhaust port 41 Silicon substrate 42 SOG film 43 TiN film 44 DEAC 45 DMAH 46 Al layer 51 Silicon Substrate 52 SOG Film 53 TiN Film 54 Al Layer 55 TiN Film 56 SiO 2 Film 57 Via Hole 58 DEAC 59 DMAH 60 Al Plug

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/306 H01L 21/302 P ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Agency reference number FI Technical display location H01L 21/306 H01L 21/302 P

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に設けた導電性領域に導電性薄膜
を気相成長させる前に、ハロゲンを含む有機金属ガスを
供給して前記導電性領域表面を処理することを特徴とす
る導電性薄膜の気相成長方法。
1. A conductive layer characterized in that an organic metal gas containing halogen is supplied to treat the surface of the conductive region before vapor-depositing a conductive thin film on the conductive region provided on a substrate. Thin film vapor deposition method.
【請求項2】 基板上に設けた導電性領域に導電性薄膜
を気相成長させる工程において、前記導電性薄膜の原料
ガスと一緒にハロゲンを含む有機金属ガスを供給して前
記導電性領域表面を処理することを特徴とする導電性薄
膜の気相成長方法。
2. In the step of vapor-depositing a conductive thin film on a conductive region provided on a substrate, an organic metal gas containing halogen is supplied together with a raw material gas of the conductive thin film to supply the surface of the conductive region. A method for vapor-phase growth of a conductive thin film, which comprises:
【請求項3】 上記ハロゲンを含む有機金属ガスが、上
記導電性薄膜を構成する金属元素の少なくとも一つを含
んでいることを特徴とする請求項1または2に記載の導
電性薄膜の気相成長方法。
3. The vapor phase of the electroconductive thin film according to claim 1, wherein the organometallic gas containing halogen contains at least one of the metal elements constituting the electroconductive thin film. How to grow.
【請求項4】 上記導電性薄膜が、AlまたはAlを主
成分とするAl合金のいずれかからなることを特徴とす
る請求項1乃至3のいずれか1項に記載の導電性薄膜の
気相成長方法。
4. The vapor phase of the conductive thin film according to claim 1, wherein the conductive thin film is made of Al or an Al alloy containing Al as a main component. How to grow.
【請求項5】 上記ハロゲンを含む有機金属ガスが、R
をCx y 、R’をCx'y'とした場合、AlRu R’
v Clw z (但し、u,v,w,zは整数で、且つ、
u+v+w+z=3)で表されることを特徴とする請求
項1乃至4のいずれか1項に記載の導電性薄膜の気相成
長方法。
5. The halogen-containing organometallic gas is R
The C x H y, 'the C x' R H y 'case of a, AlR u R'
v Cl w F z (where u, v, w and z are integers, and
It is represented by u + v + w + z = 3), The vapor phase growth method of the electroconductive thin film of any one of Claim 1 thru | or 4 characterized by the above-mentioned.
【請求項6】 上記AlRu R’v Clw z における
u,v,w,zが、u=2、v=0、w=1、且つ、z
=0、または、u=2、v=0、w=0、且つ、z=1
のいずれかであることを特徴とする請求項5記載の導電
性薄膜の気相成長方法。
6. The u, v, w, and z in the AlR u R ′ v Cl w F z are u = 2, v = 0, w = 1, and z.
= 0 or u = 2, v = 0, w = 0, and z = 1
The vapor phase growth method for a conductive thin film according to claim 5, wherein
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