JPS62202079A - 選択気相成長方法 - Google Patents

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】 〔概要〕 被成長基板をハロゲン化物をプラズマ等のエツチング処
理を行って、被成長領域、例えば、半導体上、または金
属上にのみ活性点（成長核）を形成し、その後に気相成
長（ＣＶＤ）を行えば、成長に選択性を持たせることが
できる。従って、配線層の形成に適用すれば、配線層の
パターニングが不要となる。

さらに、を機金属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冨んだ金属の気相成長法
を用い、複雑な段差被覆を可能とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は金属の選択気相成長方法に関する。

従来の配線層形成は基板上全面に金属層を成長した後、
バターニングしており、とくにアルミニウムに対しては
通常選択成長は行われてぃなかった。

また、２層程度の配線においては、従来のスパッタ法に
よるアルミニウム配線で充分であったが、半導体装置の
高集積化、微細化にともない、配線層の被覆性に富んだ
成長方法や、コンタクトホールの埋め込み方法を開発し
て、複雑な段差被覆ができることが必要となり、これ対
して従来法では限界がある。

〔従来の技術〕

従来は、配線層としてアルミニウム層を基板全面に被着
し、通常のりソグラフイにより配線パターンを形成して
いた。

この場合、この配ＶＡＮと基板、または基板上に形成さ
れた下地の配線層との接続は眉間絶縁層に開口されたコ
ンタクトホールにおいて行われる。

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。

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。

従来のアルミニウムのＣＶＤ法は、有機アルミニウムと
してしＴＩＢＡ（トリイソブチルアルミニウム）、ＴＭ
Ａ（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（
ｌｉｅ）、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５００人／分と遅く、原料ガス
の蒸気圧が低いため、これ以上に成長速度を上げること
は困難である。

そのために、複雑な段差被覆が困難であった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来例による配線層の形成は全面成長によるため、パタ
ーニングを必要とし、プロセスが複雑となる。

さらに従来のアルミニウムのＣＶＤ法は成長速度が小さ
く、複雑な段差被覆が困難であった。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点の解決は、被成長基板をハロゲン化物を用い
てエツチングし、被成長基板上の被成長領域にのみ選択
的に活性点を形成し、該被成長領域にのみ選択的に金属
の気相成長を行う本発明による選択気相成長方法により
達成される。

前記気相成長が、有機金属と水素を混合して被成長基板
上に導き、有機金属の熱分解により金属を被成長領域上
に析出する方法を用いると、金属の成長速度が大きく、
複雑な段差被覆に極めて有効となる。

〔作用〕

本発明人は、基板上の■半導体層と■金属層と■絶縁層
とを同時にハロゲン化物（ＢＣｈ、　ＰＣｌ３゜）１ｃ
Ｉ、ＣＩｔ等）でエツチング処理、とくにプラズマエツ
チング処理を行うと、処理条件を選ぶと■、■、■の表
面に生成する活性点の数に著しい差がでることを発見し
た。

この性質を利用して金属の選択成長を行い、配’ｈｓ層
のバターニングを省略することができた。

さらに、有機アルミニウムに水素を混合したＣＶＤ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　（ＡＩ（ｉ−ＣＪＪ＊　、ｉ−ＣＪｗはイソ
ブチル基）を用いた場合について説明する。

従来例による反応は、 ＡＩ　（ｉ−ＣＪＪ　３　＝ＡＩ　＋　（３／２）　Ｈ
ｔ　＋　３（：Ｈｚ　＝　Ｃ（ＣＨ３）　ｔ。

となるが、本発明による反応は、 ＡＩ（ｉ−ＣＪｗ）ｓ”ｎ）ｌｘ　→Ａ１＋ｍＨｚ＋３
ＣＨｓＣＨ（ＧＨｚ）ｚ　＋ここにｎ＞糟　。

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。

（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３ＣＨｚ
−Ｃ（ＣＨｓ）ｚ　）より、飽和炭化水素〔イソブタン
３ＣＨ３ＣＩ　（ＣＨ３）ア〕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。

以上の作用により、成長速度はつぎの第４図に示される
ように従来例の３〜４倍となる。

第４図は水素流量に対する成長速度を示す関係図である
。

〔実施例〕

第１図は本発明を実施するプラズマ処理装置の側断面図
である。

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。

３はハロゲンガス導入口、４は電極、５はステージ、６
は被成長基板、７は高周波（ＲＰ）電源である。

成長する金属にアルミニウム（ＡＩ）、半導体層に珪素
（ｓｔ）Ｎ、絶縁層に二酸化珪素（Ｓｉｆｔ）、または
窒化珪素（ＳｉＪ＊）を用いたときのプラズマ処理の条
件の一例はつぎのようである。

ＢＣ１ａ流量：　　３０　ＳＣＣＭ 圧力　　：　　０．１〜０．２　ＴｏｒｒＲＦ電力　：
１０ｏｗ ＲＦ周波数：　　１３．５６　ＭＨｚ 処理時間：１０〜３０秒 第２図（１）、（２）は本発明の詳細な説明する断面図
である。

第２図（１１において、Ｓｉ基板２１上に被着された絶
縁層のＳｉ０ｇ層２２に開口部２３が形成されてＳｉ基
板２１が露出されている。

この開口部２３のＳｉ基板２１上にのみ、本発明の選択
成長方法によりＡＩパターン２４を形成する。

まず、上記のプラズマエツチングを行い、開口部２３の
Ｓｉ基板２１上にのみ活性点を形成する。

つぎに、ＣＶＤ法により、ＴＩＢＡをＨｅでバブリング
してＩＯＳＣＣＭ、Ｈ！を１００　ＳＣＣＭ導入して、
圧力１〜５　Ｔｏｒｒ、　　３００〜３４０℃で、ＡＩ
パターン２４を成長する。

第２図（２）は、Ｓｉ基板２１上に形成された＾ｌパタ
ーン２１′が開口部の下地になっている場合を示す。

以上の方法により、配線層は開口部２３のパターン通り
に形成されるため、リソグラフィを用いたＡ１層のパタ
ーニングは不要となる。

第３図（１）、（２）は本発明の他の応用例を説明する
斜視図である。

第３図（１）において、３１は基板上に形成されたＳｉ
Ｊ、層、３２はＡＩ配線パターン、３３は眉間絶縁層で
５ｔＪ４層、３４はＳｔ　Ｊ、層の開口部で＾１配線パ
ターンが露出している。

開口部３４を覆って、基板全面に厚さ１００〜２００人
の多結晶珪素（ポリＳｉ）層を成長し、通常のりソグラ
フィを用いてパターンしてポリＳｔパターン３５を形成
する。

ここで、ＢＣ１＋に、よるプラズマエツチングを行い、
ポリＳｉパターン３５上にのみ活性点を形成する。

第３図（２）において、前記第２図（２）のＣＶＤ法に
よりポリＳｉパターン３５上にのみＡ１パターン３６を
成長する。

このようにして、ポリＳｉ層の段階でのバターニングに
より、＾ｌ配線が可能であるため、Ａ１層のバターニン
グが不要となり、プロセスを簡略化できる。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように本発明によれば、配線層の選
択成長が可能となり、配線層のパターニングが不要とな
り、プロセスが簡略化される。

さらに原料ガスに水素を混合したＣＶＤ法により、アル
ミニウムの成長速度が大きくなり、複雑な段差被覆が容
易となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するプラズマ処理装置の側断面図
、 第２図（１）、（２）は本発明の詳細な説明する断面図
・ 第３図（１）、（２）は本発明の他の応用例を説明する
斜視図、 第４図は水素流量に対する成長速度を示す関係図である
。 図において、 １は反応容器、 ２は排気口、 ３はハロゲンガス導入口、 ４は電極、 ５はステージ、 ６は被成長基板、 ７はＲＦ電源

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被成長基板をハロゲン化物を用いてエッチングし
   、被成長基板上の被成長領域にのみ選択的に活性点を形
   成し、該被成長領域にのみ選択的に金属の気相成長を行
   うことを特徴とする選択気相成長方法。
2. （２）前記気相成長が、有機金属と水素を混合して前記
   被成長基板上に導き、該有機金属の熱分解により金属を
   前記被成長領域上に析出することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の選択気相成長方法。