JPH1174220A

JPH1174220A - 堆積膜形成法

Info

Publication number: JPH1174220A
Application number: JP18198298A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Mikoshiba; 宣夫御子柴; Kazuo Tsubouchi; 和夫坪内; Kazuya Eki; 一哉益
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-06-29
Filing date: 1998-06-29
Publication date: 1999-03-16

Abstract

(57)【要約】【課題】導電体として良質なアルミニウム膜を制御性
良く形成する。【解決手段】堆積膜形成法は、（ａ）金属、合金、シ
リサイドのいずれかからなる表面を備えた基体を堆積膜
形成用の空間に配する工程、（ｂ）ジメチルアルミニウ
ムハイドライドまたはモノメチルアルミニウムハイドラ
イドのガスと水素ガスとを堆積膜形成用の空間に導入す
る工程、および（ｃ）ジメチルアルミニウムハイドライ
ドまたはモノメチルアルミニウムハイドライドの分解温
度以上でかつ４５０℃以下の範囲に表面の温度を維持
し、この表面にアルミニウム膜を形成する工程を有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、堆積膜形成法に関
し、特に半導体集積回路装置等の配線に好ましく適用で
きる Aｌ堆積膜の形成法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体を用いた電子デバイスや集
積回路において、電極や配線には主にアルミニウム(A
ｌ) が用いられてきた。 Aｌは安価で電気伝導度が高
く、また表面に緻密な酸化膜が形成されるので、内部が
化学的に保護されて安定化する，Si等との密着性が良い
など、多くの利点を持っている。

【０００３】上記 Aｌもしくは Aｌ合金の電極や配線の
Aｌ膜の形成方法としては、従来マグネトロンスパッタ
などのスパッタ法が使われてきた。ところが一般にスパ
ッタ法はターゲットからスパッタされた粒子の真空中で
の飛来を基礎とする物理的堆積法であるので、断差部や
絶縁膜側壁での膜厚が極端に薄くなり、ひどい場合には
断線してしまう。膜厚の不均一や断線はLSI の信頼性を
著しく低下させてしまうという欠点がある。

【０００４】上記のような問題点を解決するため様々な
タイプのCVD(Chemical Vapor Deposition)法が提案され
ている。これらの方法では成膜過程で何らかの形で原料
ガスの化学反応を利用する。プラズマCVD や光CVD では
原料ガスの分解が気相中で起き、そこでできた活性種が
基板上でさらに反応して膜形成が起きる。

【０００５】これらのCVD 法では気相中での反応がある
ので、基板表面の凹凸に対する表面被覆性はよいが、原
料ガス分子中に含まれる炭素原子が膜中に取り込まれ
る。また特にプラズマCVD ではスパッタ法の場合のよう
に荷電粒子による損傷（いわゆるプラズマダメージ）が
あるなどの問題点があった。

【０００６】熱CVD 法は主に基体表面での表面反応によ
り膜が成長するために表面の段差部などの凹凸に対する
表面被覆性が良い。このため段差部での断線などを避け
ることができる。また、プラズマCVD やスパッタ法のよ
うな荷電粒子損傷もない。このため Aｌ膜の形成法とし
て熱CVD 法が種々研究されている。一般的な熱CVD によ
る Aｌ膜の形成方法としては有機アルミニウムをキャリ
アガスに分散して加熱基板上へ輸送し、基板上でガス分
子を熱分解して膜形成するという方法が使われる。例え
ばJournal of Electrochemical Society第131 巻第2175
頁（1984年）に見られる例では有機アルミニウムガスと
してトリイソブチルアルミニウム{(i-C₄H₉)₃ Aｌ}(TIB
A) を用い、成膜温度 260℃，反応管圧力0.5Torr で成
膜し、3.4μΩ・cm の膜を形成している。

【０００７】TIBAを用いる場合は、成膜前に TiCｌ₄ を
流し、基板表面を活性化し、核を形成するなどの前処理
をしないと連続な膜が得られない。また、 TiCｌ₄ を用
いた場合も含め、一般にTIBAを用いた場合には表面平坦
性が悪いという欠点がある。特開昭63-33569号には TiC
ｌ₄ を用いず、その代りに有機アルミニウムを基板近傍
において加熱することにより膜形成する方法が記載され
ている。この場合には基板表面の自然酸化膜を除去する
工程が必要であると明記されている。TIBAは単独で使用
することが可能なのでTIBA以外のキャリアガスを使う必
要はないがArガスをキャリアガスとして用いてもよいと
記載されている。しかしTIBAと他のガス（例えばH₂) と
の反応は全く想定しておらず、水素をキャリアガスとし
て使うという記載もない。またTIBA以外にトリメチルア
ルミニウム(TMA) をあげているが、それ以外のガスの具
体的記載はない。これは一般に有機金属の化学的性質は
金属元素に付いている有機置換基が少し変化すると大き
く変るので、どのような有機金属を使用すべきかは個々
に検討する必要があるからである。

【０００８】Electrochemical Society 日本支部第２回
シンポジウム（1989年 7月 7日) 予稿集第75ページには
ダブルウォールCVD 法による Aｌの成膜に関する記載が
ある。この方法ではTIBAを使用しガス温度を基板温度よ
りも高くなるように装置を設計する。この方法ではガス
温度と基体表面温度との差を制御するのが困難であるだ
けでなく、ボンベと配管を加熱しなければならないとい
う欠点がある。しかもこの方法では膜をある程度厚くし
ないと均一な連続膜にならない，膜の平坦性が悪い，選
択性が長時間維持できないなどの問題点がある。

【０００９】このように、従来の Aｌ膜形成法はいずれ
も十分に平坦ではないし、抵抗が低く、高純度の良質な
Aｌ膜を制御性良く成膜するには全く不完全で問題が多
い。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、近年よ
り高集積化が望まれている半導体の技術分野において、
高集積化され、かつ高性能化された半導体装置を廉価に
提供するためには、改善すべき余地が多く存在してい
た。

【００１１】本発明は、上述した技術的課題に鑑みてな
されたものであり、導電体として良質な Aｌ膜を制御性
良く形成し得る堆積膜形成法を提供することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明による堆積膜形成法は、（ａ）金属、合
金、シリサイドのいずれかからなる表面を備えた基体を
堆積膜形成用の空間に配する工程、（ｂ）ジメチルアル
ミニウムハイドライドまたはモノメチルアルミニウムハ
イドライドのガスと水素ガスとを前記堆積膜形成用の空
間に導入する工程、および（ｃ）前記ジメチルアルミニ
ウムハイドライドまたはモノメチルアルミニウムハイド
ライドの分解温度以上でかつ４５０℃以下の範囲に前記
表面の温度を維持し、該表面にアルミニウム膜を形成す
る工程を有することを特徴とする。

【００１３】ここで、好ましくは、前記表面はタングス
テン、モリブデン、タンタル、チタン、アルミニウム、
チタンアルミニウム、チタンナイトライド、銅、アルミ
ニウムパラジウムから選択される材料または該材料のシ
リサイドからなる。

【００１４】さらに好ましくは、前記表面の温度を１６
０〜４５０℃に維持し、最も好ましくは、前記表面の温
度を２００〜４００℃に維持する。

【００１５】ここで、前記基体を配する工程の前に、前
記堆積膜形成用の空間を少なくとも１×１０^-8Ｔｏｒｒ
に排気することができ、前記アルミニウム膜の形成時の
圧力を０．１Ｔｏｒｒ〜０．８Ｔｏｒｒとすることがで
き、前記堆積膜形成用の空間はゲートバルブを介して搬
送室に接続されていることができ、前記搬送室を少なく
とも１×１０^-6Ｔｏｒｒに排気することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】まず、有機金属を用いた堆積膜形
成方法について概説する。

【００１７】有機金属の分解反応、ひいては薄膜堆積反
応は、金属原子の種類，金属原子に結合しているアルキ
ルの種類，分解反応を生ぜしめる手段，雰囲気ガス等の
条件により大きく変化する。

【００１８】例えば、M-R₃（M:ＩＩＩ族金属，R:アルキ
ル基）の場合において、トリメチルガリウム

【００１９】

【化１】

【００２０】は、熱分解ではGa-CH₃結合の切断されるラ
ジカル解裂であるが、トリエチルガリウム

【００２１】

【化２】

【００２２】は、熱分解ではβ離脱により

【００２３】

【化３】

【００２４】とC₂H₄とに分解する。また、同じエチル基
のついたトリエチルアルミニウム

【００２５】

【化４】

【００２６】は、熱分解では Aｌ−C₂H₅結合の切断され
るラジカル分解である。しかしiC₄H₉の結合したイソト
リブチルアルミニウム

【００２７】

【化５】

【００２８】はβ離脱する。

【００２９】CH₃ 基と Aｌとからなるトリメチルアルミ
ニウム(TMA) は、室温で二量体構造

【００３０】

【化６】

【００３１】を有しており、熱分解は Aｌ−CH₃ 基の切
断されるラジカル分解であり、 150℃以下の低温では雰
囲気H₂と反応してCH₄ を生じ、最終的に Aｌを生成す
る。しかし略々 300℃以上の高温では、雰囲気にH₂が存
在してもCH₃ 基がTMA 分子からHを引抜き、最終的に A
ｌ-C化合物が生ずる。

【００３２】また、TMA の場合、光もしくはH₂雰囲気高
周波（略々13.56MHz) プラズマにおいて電力のある制限
された領域においては、２つの Aｌ間の橋掛CH₃ のカッ
プリングによりC₂H₆が生ずる。

【００３３】要は、最も単純なアルキル基であるCH₃
基，C₂H₅基またはiC₄H₉ 基と AｌまたはGaから成る有機
金属ですら、反応形態はアルキル基の種類や金属原子の
種類，励起分解手段により異なるので、有機金属から金
属原子を所望の基体上に堆積させるためには、分解反応
を非常に厳密に制御しなければならない。例えば、トリ
イソブチルアルミニウム

【００３４】

【化７】

【００３５】から Aｌを堆積させる場合、従来の熱反応
を主とする減圧CVD 法では、表面にμm オーダの凹凸が
生じ、表面モルフォロジーが劣っている。また、熱処理
によるヒロック発生、 AｌとSiとの界面でのSi拡散によ
るSi表面荒れが生じ、かつマイグレーション耐性も劣っ
ており、超LSI プロセスに用いることが難しい。

【００３６】そのため、ガス温度と基板温度とを精密に
制御する方法が試みられている。しかし装置が複雑であ
り、１回の堆積プロセスで１枚のウェハにしか堆積を行
うことのできない枚葉処理型である。しかも堆積速度が
高々 500Å／分であるので、量産化に必要なスループッ
トを実現することができない。

【００３７】同様にTMA を用いた場合は、プラズマや光
を用いることによる Aｌ堆積が試みられているが、やは
りプラズマや光を用いるため装置が複雑となり、かつ枚
葉型装置であるため、スループットを十分向上させるに
はまだ改善すべき余地がある。

【００３８】本発明におけるジメチルアルミニウムハイ
ドライドDMAHは、アルキル金属として公知の物質である
が、どのような反応形態によりどのような Aｌ薄膜が堆
積するかは、あらゆる条件下で堆積膜を形成してみなく
ては予想だにできないものであった。例えばDMAHを光CV
D により Aｌを堆積させる例では、表面モルフォロジー
に劣り、抵抗値も数μΩ〜10μΩ・cm とバルク値(2.7μ
Ω・cm)より大きく、膜厚に劣るものであった。

【００３９】以下、図面を参照しながら本発明の好適な
実施態様について説明する。

【００４０】本発明においては、導電性堆積膜として良
質の Aｌ膜を基体上に選択的に堆積させるためにCVD 法
を用いるものである。

【００４１】すなわち、堆積膜の構成要素となる原子を
少なくとも１つ含む原料ガスとして有機金属であるジメ
チルアルミニウムハイドライド（ＤＭＡＨ）

【００４２】

【化８】

【００４３】またはモノメチルアルミニウムハイドライ
ド（ＭＭＡＨ_２）

【００４４】

【化９】

【００４５】と、反応ガスとしてH₂を使用し、これらの
混合ガスによる気相成長により基体上に Aｌ膜を形成す
る。

【００４６】本発明の適用可能な基体は、電子供与性を
有する材料を用いる。

【００４７】この電子供与性について以下詳細に説明す
る。

【００４８】電子供与性材料とは、基体中に自由電子が
存在しているか、もしくは自由電子を意図的に生成せし
めたかしたもので、例えば基体表面上に付着した原料ガ
ス分子との電子授受により化学反応が促進される表面を
有する材料をいう。例えば、一般に金属や半導体がこれ
に相当する。金属もしくは半導体表面に薄い酸化膜が存
在しているものも含まれる。それは基体と付着原料分子
間で電子授受により化学反応が生ずるからである。

【００４９】具体的には、タングステン，モリブデン，
タンタル，アルミニウム，アルミニウムシリコン，チタ
ンアルミニウム，チタンナイトライド，銅，アルミニウ
ムパラジウム，チタン等の金属，合金およびそれらのシ
リサイド、例えば、タングステンシリサイド，チタンシ
リサイド，アルミニウムシリサイド，アルミニウム銅シ
リサイド，モリブデンシリサイド，タンタルシリサイド
等を含む。

【００５０】このような構成の基体に対して、 Aｌは原
料ガスとH₂との反応系において単純な熱反応のみで堆積
する。例えばDMAHとH₂との反応系における熱反応は基本
的に

【００５１】

【化１０】

【００５２】と考えられる。DMAHは室温で二量体構造を
とっている。MMAH₂ によっても下記実施例に示すよう
に、熱反応により高品質 Aｌが堆積可能であった。

【００５３】MMAH₂ は蒸気圧が室温で0.01〜0.1Torr と
低いために多量の原料輸送が難しく、堆積速度は数百Å
／分が本発明における上限値であり、好ましくは室温で
蒸気圧が1Torr であるDMAHを使用することが最も望まし
い。

【００５４】図１は本発明を適用可能な堆積膜形成装置
を示す模式図である。

【００５５】ここで、１は Aｌ膜を形成するための基体
である。基体１は、周囲に対して実質的に閉じられた堆
積膜形成用の空間を形成するための反応管２の内部に設
けられた基体ホルダ３上に載置される。反応管２を構成
する材料としては石英が好ましいが、金属製であっても
よい。この場合には反応管を冷却することが望ましい。
また、基体ホルダ３は金属製であり、載置される基体を
加熱できるようにヒータ４が設けられている。そしてヒ
ータ４の発熱温度を制御して基体温度を制御することが
できるよう構成されている。

【００５６】ガスの供給系は以下のように構成されてい
る。

【００５７】５はガスの混合器であり、原料ガスと反応
ガスとを混合させて反応管２内に供給する。６は原料ガ
スとして有機金属を気化させるために設けられた原料ガ
ス気化器である。

【００５８】本発明において用いる有機金属は室温で液
体状であるので、気化器６内でキャリアガスを有機金属
の液体中を通して飽和蒸気となし、混合器５へ導入す
る。

【００５９】排気系は以下のように構成される。

【００６０】７はゲートバルブであり、堆積膜形成前に
反応管２内部を排気する時など大容量の排気を行う際に
開かれる。８はスローリークバルブであり、堆積膜形成
時の反応管２内部の圧力を調整する時など小容量の排気
を行う際に用いられる。９は排気ユニットであり、ター
ボ分子ポンプ等の排気用のポンプ等で構成される。

【００６１】基体１の搬送系は以下のように構成され
る。

【００６２】10は堆積膜形成前および堆積膜形成後の基
体を収容可能な基体搬送室であり、バルブ11を開いて排
気される。12は搬送室を排気する排気ユニットであり、
ターボ分子ポンプ等の排気用ポンプで構成される。

【００６３】バルブ13は基体１を反応室と搬送空間で移
送する時のみ開かれる。

【００６４】図１に示すように、原料ガスを生成するた
めのガス生成室６においては、室温に保持されている液
体状のDMAHに対しキャリアガスとしてのH₂もしくはAr
（もしくは他の不活性ガス）でバブリングを行い、気体
状DMAHを生成し、これを混合器５に輸送する。反応ガス
としてのH₂は別経路から混合器５に輸送される。ガスは
それぞれその分圧が所望の値となるように流量が調整さ
れている。

【００６５】原料ガスとしては、MMAH₂ でもよいが、蒸
気圧が室温で1Torr となるのに十分なDMAHが最も好まし
い。また、DMAHとMMAH₂ を混合させて用いてもよい。

【００６６】このような原料ガスおよび反応ガスを用
い、基体温度 160℃〜 450℃で形成された堆積膜の抵抗
率は、膜厚 400Åでは室温で2.7 〜3.0 μΩ・cm と Aｌ
バルクの抵抗率とほぼ等しく、連続かつ平坦な膜とな
る。このとき成膜時圧力は10^-3Torr〜760Torr の範囲で
選ぶことができる。また、膜厚１μm であっても、その
抵抗率はやはり室温で略々2.7 〜3.0 μΩ・cm となり、
厚膜でも十分に緻密な膜が形成される。可視光波長領域
における反射率も略々80％であり、表面平坦性にすぐれ
た薄膜を堆積させることができる。

【００６７】基体温度としては、 Aｌを含む原料ガスの
分解温度以上、かつ 450℃以下が望ましいことは前述し
た通りであるが、具体的には基体温度 200〜 450℃が望
ましく、この条件で堆積を行った場合、DMAH分圧が10^-4
〜10^-3Torrのとき堆積速度は100Å／分〜 800Å／分と
非常に大きく、超LSI 用 Aｌ堆積技術として十分大きい
堆積速度が得られる。

【００６８】さらに好ましくは基体温度 270℃〜 350℃
であり、この条件で堆積した Aｌ膜は配向性も強く、か
つ 450℃，1hour の熱処理を行ってもSi単結晶もしくは
Si多結晶基体上の Aｌ膜にはヒロック，スパイクの発生
もない良質の Aｌ膜となる。また、このような Aｌ膜は
エレクトロマイグレーション耐性に優れている。

【００６９】図１に示した装置では、１回の堆積におい
て１枚の基体にしか Aｌを堆積することができない。略
々 800Å／分の堆積速度は得られるが、多数枚の堆積を
短時間で行うためには不十分である。

【００７０】この点を改善する堆積膜形成装置として
は、多数枚のウェハを同時に装填してAｌを堆積するこ
とのできる減圧CVD 装置がある。本発明による Aｌ堆積
は加熱された電子供与性基体表面での表面反応を用いて
いるため、基体のみが加熱されるホットウォール型減圧
CVD 法であればDMAHとH₂とを用いることにより、 Aｌを
堆積させることができる。

【００７１】反応管圧力は0.05〜760Torr,望ましくは0.
1 〜0.8Torr 、基体温度は 160℃〜450℃，望ましくは
200℃〜 400℃、DMAH分圧は反応管内圧力の１×10^-5倍
〜1.3 ×10^-3倍であり、 Aｌが電子供与性基体上に堆積
する。

【００７２】図２はかかる本発明を適用可能な堆積膜形
成装置を示す模式図である。

【００７３】57は Aｌ膜を形成するための基体である。
50は周囲に対して実質的に閉じられた堆積膜形成用の空
間を形成する石英製の外側反応管、51は外側反応管50内
のガスの流れを分離するために設置される石英製の内側
反応管、54は外側反応管50の開口部を開閉するための金
属製のフランジであり、基体57は内側反応管51内部に設
けられた基体保持具56内に設置される。なお、基体保持
具56は石英製とするのが望ましい。

【００７４】また、本装置はヒータ部59により基体温度
を制御することができる。反応管50内部の圧力は、ガス
排気口53を介して結合された排気系によって制御できる
ように構成されている。

【００７５】また、原料ガスは図１に示す装置と同様
に、第１のガス系，第２のガス系および混合器を有し
（いずれも図示せず）、原料ガスは原料ガス導入口52よ
り反応管50内部に導入される。原料ガスは、図２中矢印
58で示すように、内側反応管51内部を通過する際、基体
57の表面において反応し、 Aｌを基体表面に堆積する。
反応後のガスは、内側反応管51と外側反応管50とによっ
て形成される間隙部を通り、ガス排気口53から排気され
る。

【００７６】基体の出し入れに際しては、金属製フラン
ジ54をエレベータ（図示せず）により基体保持具56，基
体57とともに降下させ、所定の位置へ移動させて基体の
着脱を行う。

【００７７】かかる装置を用い、前述した条件で堆積膜
を形成することにより、装置内の総てのウェハにおいて
良質な Aｌ膜を同時に形成することができる。

【００７８】上述したように本発明にもとづく Aｌ成膜
方法によって得られた膜は緻密であり炭素等の不純物含
有量がきわめて少なく抵抗率もバルク並であり且つ表面
平滑度の高い特性を有するため以下に述べる顕著な効果
が得られる。

【００７９】ヒロックの減少ヒロックは成膜時の内部応力が熱処理工程で解放される
際に Aｌが部分的なマイグレーションをおこし、 Aｌ表
面に凸部を生じるものである。また通電による極部的な
マイグレーションによっても同様の現象が生ずる。本発
明によって形成された Aｌ膜は内部応力がほとんどなく
且つ単結晶に近い状態である。そのため450 ℃1Hr の熱
処理で従来の Aｌ膜において10⁴ 〜10⁶ 個／cm² のヒロ
ックが生ずるのに対して本発明によるとヒロック数は０
〜10個/cm²と大幅に達成できた。このように Aｌ表面凸
部がほとんどないためレジスト膜厚および層間絶縁膜を
薄膜化することができ微細化，平坦化に有利である。

【００８０】耐エレクトロマイグレーション性の向
上エレクトロマイグレーションは高密度の電流が流れるこ
とにより配線原子が移動する現象である。この現象によ
り粒界に沿ってボイドが発生・成長しそのための断面積
減少に伴ない配線が発熱・断線してしまう。

【００８１】耐マイグレーション性は平均配線寿命で評
価することが一般的である。

【００８２】上記従来法による配線は250 ℃, １×10⁶
A/cm² の通電試験条件下で、（配線断面積１μm²の場
合）１×10² 〜10³ 時間の平均配線寿命が得られてい
る。これに対して本発明に基づく Aｌ成膜法により得ら
れた Aｌ膜は、上記試験により、断面積１μm²の配線で
10³ 〜10⁴ 時間の平均配線寿命が得られた。

【００８３】よって本発明によると、たとえば配線幅0.
8 μm のとき0.3 μm の配線層厚さで充分実用に耐え得
る。つまり配線層厚さを薄くすることができるので配線
を設置した後の半導体表面の凹凸を最小減に抑えること
ができ、且つ通常の電流を流す上で高信頼性が得られ
た。また、非常に単純なプロセスで可能である。

【００８４】表面平滑性の向上（配線のパターニン
グ性向上）従来、金属薄膜の表面の粗さは配線のパターニング工程
においてマスクと基体用のアライメント工程およびエッ
チング工程において不都合を及ばしていた。

【００８５】つまり従来の Aｌ-CVD膜の表面には数μm
に及ぶ凹凸があり表面モルフォロジーが悪く、そのため 1)アライメント信号が表面で乱反射を生じ、そのため雑
音レベルが高くなり本来のアライメント信号を識別でき
ない。

【００８６】2)大きな表面凹凸をカバーするため、レジ
スト膜厚を大きくとらねばならず微細化に反する。

【００８７】3)表面モルフォロジーが悪いとレジスト内
部反射によるハレーションが極部的に生じ、レジスト残
りが生ずる。

【００８８】4)表面モルフォロジーが悪いとその凹凸に
準じて配線エッチング工程で側壁がギザギザになってし
まう等の欠点をもっていた。

【００８９】本発明によると形成された Aｌ膜の表面モ
ルフォロジーが画期的に改善され、上述の欠点は全て改
善される。

【００９０】コンタクトホール，スルーホール内の
抵抗およびコンタクト抵抗の向上。

【００９１】コンタクトホールの大きさが１μm ×１μ
m 以下と微細になると、配線工程の熱処理中に配線中の
Siがコンタクトホールの基体上に析出してこれを覆い、
配線と素子との間の抵抗が著しく大きくなる。

【００９２】本発明によると表面反応によって緻密な膜
が形成されるので Aｌは2.7 〜3.3μΩcmの抵抗率を有
することが確認された。また、コンタクト抵抗は0.6 μ
m ×0.6 μm の面積においてSi部が10²⁰cm^-3の不純物を
有する場合１×10^-6Ω・cm²が達成できる。

【００９３】つまり本発明によると基体と良好なコンタ
クトが得られる。

【００９４】つまり、パターニング工程において露光機
の解像性能限界の線幅においてアライメント精度３σ＝
0.15μm が達成できハレーションを起こさず、なめらか
な側面を有する配線が可能となる。

【００９５】配線工程中の熱処理の低温化あるいは
廃止が可能である。

【００９６】以上詳細に説明したように本発明を半導体
集積回路の配線形成方法に適用することにより、従来の
Aｌ配線に比べて格段に、歩止まりを向上させ、低コス
ト化を促進することが可能となる。

【００９７】

【実施例】

（実施例１）まず Aｌ成膜の手順は次の通りである。図
１に示した装置を用い、排気設備９により、反応管２内
を略々１×10^-8Torrに排気する。ただし反応管２内の真
空度は１×10^-8Torrより悪くても Aｌは成膜する。

【００９８】前述した電子供与性の表面を有するSiウェ
ハを洗浄後、搬送室10を大気圧に解放しSiウェハを搬送
室に装填する。搬送室を略々１×10^-6Torrに排気し、そ
の後ゲートバルブ13を開けウェハをウェハホルダ３に装
着する。

【００９９】ウェハをウェハホルダ３に装着した後、ゲ
ートバルブ13を閉じ、反応室２の真空度が略々１×10^-8
Torrになるまで排気する。

【０１００】本実施例では第１のガスラインからDMAHを
供給する。DMAHラインのキャリアガスはH₂を用いた。第
２のガスラインはH₂用とする。

【０１０１】第２ガスラインからH₂を流し、スローリー
クバルブ８の開度を調整して反応管２内の圧力を所定の
値にする。本実施例における典型的圧力は略々1.5Torr
とする。その後ヒータ４に通電しウェハを加熱する。ウ
ェハ温度が所定の温度に到達した後、DMAHラインよりDM
AHを反応管内へ導入する。全圧は略々1.5 Torrであり、
DMAH分圧を略々1.5 ×10^-4Torrとする。DMAHを反応管２
に導入すると Aｌが堆積する。所定の堆積時間が経過し
た後、DMAHの供給を停止する。次にヒータ４の加熱を停
止し、ウェハを冷却する。H₂ガスの供給を止め反応管内
を排気した後、ウェハを搬送室に移送し、搬送室のみを
大気圧にした後ウェハを取り出す。以上が Aｌ成膜手順
の概略である。

【０１０２】次に本実施例における試料作製を説明す
る。

【０１０３】Si基体(N型１〜２Ωcm) の試料を130 枚用
意し、基体温度を13とおり設定し、各基体温度でそれぞ
れ10枚の試料に対して前述した手順に従って全圧 1.5 Torr DMAH分圧 1.5 ×10^-4Torr なる条件で Aｌ膜を堆積した。

【０１０４】基体温度を13水準に変化して堆積した Aｌ
膜を各種の評価方法を用いて評価した。その結果を表１
に示す。

【０１０５】

【表１】

【０１０６】つまり160 ℃〜450 ℃、特に 200℃〜 400
℃の温度範囲において、きわめて良質な Aｌ膜が得られ
た。

【０１０７】（実施例２）まず Aｌ成膜の手順は次の通
りである。排気設備９により、反応管２内を略々１×10
^-8Torrに排気する。反応管２内の真空度が１×10^-8Torr
より悪くても Aｌは成膜する。

【０１０８】前述した電子供与性の表面を有するSiウェ
ハを洗浄後、搬送室10を大気圧に解放してSiウェハを搬
送室に装填する。搬送室を略々１×10^-6Torrに排気して
その後ゲートバルブ13を開けウェハをウェハホルダ３に
装着する。

【０１０９】ウェハをウェハホルダ３に装着した後、ゲ
ートバルブ13を閉じ反応室２の真空度が略々１×10^-8To
rrになるまで排気する。

【０１１０】本実施例では第１のガスラインをDMAH用と
する。DMAHラインのキャリアガスはArを用いた。第２ガ
スラインはH₂用である。

【０１１１】第２ガスラインからH₂を流し、スローリー
クバルブ８の開度を調整して反応管２内の圧力を所望の
値にする。本実施例における典型的圧力は略々1.5Torr
とする。その後ヒータ４に通電しウェハを加熱する。ウ
ェハ温度が所望の温度に到達した後、DMAHラインよりDM
AHを反応管内へ導入する。全圧は略々1.5Torr であり、
DMAH分圧を略々1.5 ×10^-4Torrとする。DMAHを反応管２
に導入すると Aｌが堆積する。所望の堆積時間が経過し
た後DMAHの供給を停止する。次にヒータ４の加熱を停止
し、ウェハを冷却する。H₂ガスの供給を止め反応管内を
排気した後ウェハを搬送室に移送し搬送室のみを大気圧
にした後ウェハを取り出す。以上が Aｌ成膜の概略であ
る。

【０１１２】このようにして形成された堆積膜は抵抗
率，炭素含有率，平均配線寿命，堆積速度，ヒロック密
度，スパイクの発生および反射率に関しては実施例１と
同様の結果を得た。

【０１１３】（実施例３）原料ガスにMMAH₂ を用いて、全圧力 1.5 Torr MMAH₂ 分圧５×10^-4Torr と設定し、実施例１と同様の手順で堆積を行なったとこ
ろ、基体温度160 ℃から400 ℃の温度範囲において、実
施例１と同様に炭素不純物を含まない平坦性，緻密性に
優れた Aｌ薄膜が堆積した。

【０１１４】（実施例４）前述した電子供与性の表面を
有するシリコン基板を図２に示した減圧CVD 装置に入
れ、同一バッヂ内で Aｌ膜を成膜した。成膜条件は反応
管圧力0.3Torr 、DMAH分圧3.0 ×10^-5Torr、基体温度 3
00℃、成膜時間10分である。

【０１１５】このような条件で成膜した結果、7000Åの
Aｌ膜が堆積した。 Aｌ膜の膜質は実施例１で示した基
体温度 300℃のものと同一の性質を示し非常に良好であ
った。

【０１１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
低抵抗，緻密，かつ平坦な Aｌ膜を基体上に堆積させる
ことができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用可能な堆積膜形成装置の一例を示
す模式図である。

【図２】本発明を適用可能な堆積膜形成装置の他の例を
示す模式図である。

【符号の説明】

1 基体 2 反応管 3 基体ホルダ 4 ヒータ 5 混合器 6 気化器 7 ゲートバルブ 8 スローリークバルブ 9 排気ユニット 10 搬送室 11 バルブ 12 排気ユニット 50 石英製外側反応管 51 石英製内側反応管 52 原料ガス導入口 53 ガス排気口 54 金属製フランジ 56 基体保持具 57 基体 58 ガスの流れ 59 ヒータ部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）金属、合金、シリサイドのいずれ
かからなる表面を備えた基体を堆積膜形成用の空間に配
する工程、（ｂ）ジメチルアルミニウムハイドライドまたはモノメ
チルアルミニウムハイドライドのガスと水素ガスとを前
記堆積膜形成用の空間に導入する工程、および（ｃ）前記ジメチルアルミニウムハイドライドまたはモ
ノメチルアルミニウムハイドライドの分解温度以上でか
つ４５０℃以下の範囲に前記表面の温度を維持し、該表
面にアルミニウム膜を形成する工程を有することを特徴
とする堆積膜形成法。
【請求項２】前記表面はタングステン、モリブデン、
タンタル、チタン、アルミニウム、チタンアルミニウ
ム、チタンナイトライド、銅、アルミニウムパラジウム
から選択される材料または該材料のシリサイドからなる
ことを特徴とする請求項１に記載の堆積膜形成法。
【請求項３】前記表面の温度を１６０〜４５０℃に維
持することを特徴とする請求項１に記載の堆積膜形成
法。
【請求項４】前記表面の温度を２００〜４００℃に維
持することを特徴とする請求項１に記載の堆積膜形成
法。
【請求項５】前記基体を配する工程の前に、前記堆積
膜形成用の空間を少なくとも１×１０^-8Ｔｏｒｒに排気
することを特徴とする請求項１に記載の堆積膜形成法。
【請求項６】前記アルミニウム膜の形成時の圧力を
０．１Ｔｏｒｒ〜０．８Ｔｏｒｒとすることを特徴とす
る請求項１に記載の堆積膜形成法。
【請求項７】前記堆積膜形成用の空間はゲートバルブ
を介して搬送室に接続されていることを特徴とする請求
項１に記載の堆積膜形成法。
【請求項８】前記搬送室を少なくとも１×１０^-6Ｔｏ
ｒｒに排気することを特徴とする請求項１に記載の堆積
膜形成法。