JPS61166970A - アルミニウム膜の形成方法 - Google Patents

アルミニウム膜の形成方法

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JPS61166970A
JPS61166970A JP570485A JP570485A JPS61166970A JP S61166970 A JPS61166970 A JP S61166970A JP 570485 A JP570485 A JP 570485A JP 570485 A JP570485 A JP 570485A JP S61166970 A JPS61166970 A JP S61166970A
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JP
Japan
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film
pressure
torr
vapor phase
nuclei
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Pending
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JP570485A
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English (en)
Inventor
Akira Takamatsu
朗 高松
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 不発明はCV D (Chem+cal Vapour
 Depos+−t+on )法によるアルミニウム膜
の形成方法に関するものである。
〔背景技術〕
従来、MOS型やバイポーラ型などの半導体装置におけ
るλB配線形成のためのA4膜はスパッタリング法蒸溜
法により℃形成していた。
このスパッタリング法蒸溜法によるAR51[は、次の
ような問題点を有する。
Il+  ステップカバレッジが悪く1段差部の角部で
は膜厚がたとえば所定の膜厚の20〜30%と薄くなっ
たりするので、人2配線を形成しても段差部で断線の原
因となったりする。
(21コンタクトホール等にてfllをスパッタ蒸着す
る際、第1基板の方にスパッタダメージを与える。
(31結晶性に関しては、(111)、(200)、(
220)が混在して8す、(111)だけにすることが
スパッタ条件(スパッタtkNを行なうrの到達真空度
加速電圧、スパッタ時の圧力と基板の温度)の関係上困
難である。従り″CA1配線を形成しても断線が起つり
すく信頼性に欠けることになる。
二の結晶性こAi配嶽の断線との相関関係につ1、壬、
rAλ配線の信頼度(ま結晶配向依存性があり、第2図
のような関係が成ユすること」が“■LSI  Tec
hnology”  SZE、  In1ernat+
o−nal 5tudent Ed+ tlon、  
1983 、 Mcgrawh+−lI L7)Ch9
 ’ Metall+zat+on ’ (p347〜
384 )て記載され工いる。この文献を用い工詳述す
ると次のよ5である。
第2図におい又、慣軸(判数目盛)にS/、、・5 :
1 coが断線するまでの時間(hour))をとっ工
ある。fL%、σ2はブレーンサイズの分散、Sはグレ
ーフサ−1ズ、I (111)は(111)配向のX@
強度、I(200月ま(200)配向のX巌強度を示し
工いる。
この第2図から判るよ5iC,An配線を高信頼度化さ
イろには、(111)配向を(200)配向に対し二1
大させればよ℃・が、スパッタ八2膜の場合、(111
)、(200ン、(220)が混在することにて0 (
nour)範囲内である。1iり又スパッタ蒸溜法によ
るAゑ配縁膜は、前述したステップカバレノンの問題と
は別にこの点かうも断線が起つやすいことがいえ、信頼
性に欠けることが判る。
し発明の目Bつ〕 本発明の目的は、ステップカバレッジが良好で、基板上
にA2膜を形成する場合でも基板表面にダメージを与え
ることなく、信頼度の制いA4 [を形成するようにし
たA2膜の形成7i法を提供することにある。
本発明の他の目的・工、A1配置tt形成しても断線の
・し・配がなくエレクトーマイグレーンーJ/耐4aの
向上が図れるへ2膜を形成するようにしたA2膜の形成
力法を提供することにある。
本発明の前記ならびにそのけかの目的と新規な特徴は1
本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう
〔発明の1a景〕 本願において開示される発明の5ち代表的なものの概要
を場単に説明すれば、下記のと29である。
すなわろ、AJ+IJ!を形成すべきシリコン基板(A
Jl配線を形成すべく用意されたシリコン基板)を反応
炉内に配置してベース圧力を5 X I OTorr以
下とするように排気し、次にシリコン基板上の、N2嗅
を形成すべき表面にT+c4>’P高融点金属1、Ta
、Wなどノの桜をCVD法により生成し、次にデボジシ
ョノ圧力0.01〜0.35 Torrの範囲でA2膜
を前記A2膜を形成すべざ表面ICCVD法に工形成し
、これ:てよりステップカバレッジを良<シ、ρ・つシ
リコン基板表面にダメージを与えないよ5にすると共に
、パターニングによりA2配線?形成しても略100%
(111)配回である二とから町今の・し・配がなく、
エレクトコマイグレーンヨン七注の向上が図れる信頼度
の高いAL嗅を実現するものである。
〔実施例〕
第1図は不発明によるA2膜の形成方法っ一実施例を示
し、M OSデバイスのへ2配線を形′fj、する際の
A2膜の形成に適用した場合を示しtl、・ろ。
以下、第1図を用いて本発明を説明する。
第1図にSいて、1はP形シリコン基板であっ℃、シリ
コン基板1の表面の素子分離頭載にフィールド鍍化膜2
を形成する。なお3はチャンネルストッパー領域(P+
、層)であろうアクティブ領域にはMOSトランジスタ
4?形成する。ここで5はケート酸化膜、6はゲート(
ボリンリコンゲート)、7および8はN4拡七層からな
るソース号よびドレイン領域である。
次:て全面にCV D ” S + Ot漠9を形成し
、その後コンタクトホール10を開口する。
次に不発明に係るl膜を形成する訳であるが、こ、7)
AR漢の形成方法について以下詳述するう先ず1反応炉
内にAJ慎を形成すべさ上記の処理工程を終えたシリコ
ン基板lを入れた状態で排気ポンプでベース圧力を5 
X 10 Torr以下とする。ここで5 X I C
l5Torr以下としたのは、5×10 Torr以上
だと、残留ガスのN!  + OR+ルOなとの影響に
より形成されるl膜の反射呂が低くなるからである。次
KT+cハ(常温で液体)の蒸気を反応炉内に封じ込め
℃デポジション圧力0、1〜l OTorr、 m度3
00土10(1°0の範囲でCVD法により1〜10分
気相化学反応させると。
人2FJ4を形成すぺざ全表面、即ちCVDψSin。
膜9上およびコンタクトホール10内の露出したシリコ
ン基板10表面にTickx(TlC4,、TIcls
Tick、などを含む)の粒(λB−?:気相成長させ
るときの核となる。)11が吸着される。
次に未反応ないし残存し工いる物質(Tlcn、−IP
(J、など)を排出させた後、有機A2ソースとしてト
リイソブチルアルミニウム((+”−C4H1l )s
kl−)を不活性ガス(A r ’P Ntなど)と共
にある〜・は、トリイソブチルアルミニウムだけ?反応
炉内に導入し、温度300±100℃、デポジション圧
力0.2±0.15 Torr(0,01〜0.35 
Torr )の範囲で、CVD法により前記T + c
 it xの粒11を核としてAi=2気相成長させる
。このとざの反応は次式で示される。
(i    04H1l  )s  AH−A 」(i
↓+3(i   C4H@  ) +T山 ここでたとえば圧力0.15 Torr ”C’A I
tの堆積は毎分30nm(300A)である。そして所
定の厚さたとえば5000〜8000AになるまでA2
を堆積させる。な2、デポジン1ン圧力の上限を0、3
5 Torr としたのは、この圧力がCVD圧力とポ
ンプの排気できまる最大圧力であるからである。またデ
ポジシ層ン圧力の下限を0. OI Torrとしたの
は、0.01 Torrのとざ人りの堆積は毎分20人
となり、これ以下だと堆積速度がおち℃必要な厚さたと
えば5ooo〜8000Aになるまで堆積時間がかかり
すぎ”C実用に供し得な(・かうである。
以上のようにしてCVD法によるへ2膜12が形成され
ろ。このAl膜12tt形成したシリコン基板lを反応
炉かも取り出し、図示しないがA1配線パターンを形成
すべくパターニングを行なうことによりシリコン基板1
上にAn配線が形成されることになる。
このようにして形成されたA111112はCVD法に
よるので、ステップカバレッジがよく、段差部の角部の
膜厚をたとえば所定の膜厚の60〜70%とすることが
でき、人!配線を形成し又も段差部で断線したりするこ
とがなくなる。
また、コンタクトホール10内の露出したシリコン基板
10表面上ににて倶を形成する場合でも。
核の生成、A2の気相成長に当りスパッタ蒸着法でなく
、CVD法により行なり℃いるので、シリコン基板10
表面が従来の如(ダメージを受けることがない。
また、このl!1J12の形成に当り1%に、ペース圧
力’k 5 X 10 Torr以下とし、 Ticf
fixの粒11を核とし工A1を気相成長させるときの
デポジシラン圧力を001〜0.35 Torrの範囲
としたことにより、形成されたへ2膜は、結晶性に関し
工、(111)配向が非常に強く略100%(111)
配向であることがX線回折の結果判明できた。
従っ工、この人1膜12ンパターニングし工A2配線ケ
形成し′Cヤれば、略(111)配向構造のみを有する
i配線が容易に得られる。そして前述した第2図から判
るようにスパッタ蒸着法による従来のAJt配線ではt
  (配線の50%50% が断線するまでの時間(hour) )か10 (ho
ur)以下でありたのに対し、不発明に係るCVD法に
よるA2配線では150%が10 (hour)以上で
無限大九近くなり、断線の心配がなくなり、エレクトロ
マイグレーション耐性が著しく向上させることができる
以上のように本発明によるAfl膜の形成力法によると
、信頼度の高いAJt膜を形成することができる。
〔効 果〕
l、CVD法によりAl膜を形成するのでステップカバ
レッジが良好となり、配線を形成した場合に段差部で断
線の起る心配がなくなる。
2CVD法によりAl膜を形成するので、A2膜を形成
すべき被処坤部材(シリコンパ板)の表面に、ダメージ
を与えることがない。
3、CVD法でAl膜の形成に当り、核生成前のペース
圧力を5×10 Torr以下とし、またA2を気相成
長させるときのデポジン1ン圧力?:0.01〜0.3
5 Torrの範囲としたことにより、形成されるA1
力結晶性に関して(111)配向が非常に強く略100
%(111)配向であり、このためA2配線を形成し又
も断線の心配が全くなくなり、エレクトロマイグレーシ
ラン耐性を著しく向上させることができる。
東 以上によりきわめ工信頼性の高いA2膜を形成する
ことができる。
以上本発、明者によっ工なされた発明を実施例にもとづ
き具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しな(・範囲で種々変
更可能であることはいうまでもない。たとえばT+Cj
l、をを用いて核としCTi(Jえを生成(吸M)させ
℃いるが、 WF、 + H!系を用いてCVD法によ
り核とし曵Wを生成させ又もよい。この場合には、反応
炉内に導入するWF6と鴇のガス流量比を1:14とし
、たとえばWF、を10 secm 、  Ht k 
140secm  とする。そして、温度265℃±1
00℃、デポジション王力0,3±0.2Torrの範
囲でCVD法によりWF、とH,ノガスを反応炉中で化
学反応させ、WF、 + 3H,−W↓+6HFよりW
の粒をAを膜を形成すべき全面、即ち第1図でいえばC
VD−3hot膜9上HよびコンタクトホールlO内の
露出したシリコン基板10表面に堆積させる。このWの
堆積速度はたとえば毎分20〜50Aであるので、数分
間CVD法によりWを堆積させると前記A2膜を形成す
べき全表面にWの粒(A1を気相成長させるための核と
なる。ンが前述したT IC1xの粒11よりも密に堆
積する。その他のg膜形成プロセスについ℃は前述した
T + CRXを核としCAffiを気相成長させcA
4膜を形成する場合と同様である。
またTaF、−)−H,系を用〜・曵、CVD法により
核としてTaを生成させ、これを用い”(A4を気相成
長させ又もよ(、またMoC1,+ Hg系を用いてC
VD法により核としてMoを生成させ、これ?用いてA
Lを気相成長させ又もよく、要は高融点金属塩を用いC
CVD法により核として高融点金属を生成させ、これ?
用い−1:AJ膜’に気相成長させ℃もよい。これらの
場合でも前述したペース圧力やAf′を気相成長させる
ときのデポジション圧力などは前述した通りである。
更に有機アルミンースとし1トリインプテルアルミニク
ムを用いているが、  (CH3>s人にや(C1Hg
 )j Anを用いてもよい。
〔利用分野〕
以上の説明では主とし工本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるMO8半導体装置に
適用した場合について説明したが、それに限定されるも
のではなく、たとえばバイポーラ形半導体装置にも適用
でき、要は半導体装置全般に適用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるA2膜の形成方法の一実施例を示
す断面図、 第2図はAJ配線の信頼度が結晶配向に依存し1いるこ
とを示す図である。 1・・・シリコン基板、2・・・フィールド酸化膜、4
−MOS ) ランジスタ、9−c VD−5iを M
l、10・・・コノタクトホール、11・・・T r 
Cn xの粒(核)、12・・・AIt膜。 代理人  弁理士        −1=小  川  
 勝  男 /:へ、 1 +、;L ′j

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、アルミニウム膜を形成すべき被処理部材を反応炉内
    に配置してベース圧力を5×10^−^5Torr以下
    とし、次に前記アルミニウム膜を形成すべき前記被処理
    部材の表面に気相成長のもととなる核の生成を気相化学
    反応法にて行ない、次にデポジション圧力0.01〜0
    .35Torrの範囲でアルミニウム膜を前記被処理部
    材の表面に気相化学反応法にて形成するようにしたこと
    を特徴とするアルミニウム膜の形成方法。 2、前記核の生成として、フッ化タングステンと水素の
    ガス系を用い気相化学反応法にてタングステンをアルミ
    ニウム膜を形成すべき被処理部材の表面に付着させてな
    る特許請求の範囲第1項記載のアルミニウム膜の形成方
    法。
JP570485A 1985-01-18 1985-01-18 アルミニウム膜の形成方法 Pending JPS61166970A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62105422A (ja) * 1985-11-01 1987-05-15 Hitachi Ltd 半導体装置の製造方法
JPS62177944A (ja) * 1986-01-30 1987-08-04 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
EP0460874A2 (en) * 1990-06-08 1991-12-11 AT&T Corp. Process for fabricating electrical contacts for integrated circuits having shallow junctions

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