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JP3058053B2 - アルミニウム薄膜の形成方法 - Google Patents

アルミニウム薄膜の形成方法

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Publication number
JP3058053B2
JP3058053B2 JP7168341A JP16834195A JP3058053B2 JP 3058053 B2 JP3058053 B2 JP 3058053B2 JP 7168341 A JP7168341 A JP 7168341A JP 16834195 A JP16834195 A JP 16834195A JP 3058053 B2 JP3058053 B2 JP 3058053B2
Authority
JP
Japan
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aluminum
alh
film
substrate
present
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP7168341A
Other languages
English (en)
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JPH08339973A (ja
Inventor
和己 菅井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPH08339973A publication Critical patent/JPH08339973A/ja
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Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置およびディ
スプレイ装置におけるアルミニウム薄膜の形成方法に関
し、特に層間接続を有する配線の形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路及びディスプレイ装置の
高密度、高集積化は、微細加工技術によって支えられて
いる。配線用アルミニウム薄膜の形成過程では、従来の
スパッタリング法、蒸着法などに代わり、段差被覆性
(ステップカバレッジ)に優れた気相化学成長(CV
D)法が適用されようとしている。
【0003】従来のアルミニウム薄膜の形成方法として
は、例えば文献(Appl. Phys. Lett. No.57、第1221
頁、1990年)に記載されているように、気相化学成長法
(「CVD法」という)で接続孔内にのみ選択的にアルミ
ニウムを堆積(deposit)させた後、高周波プラズマで
励起された原料ガスを基板に照射し、基板全面に配線層
となるAl膜を形成する方法がある。すなわち、図2を参
照して、CVD法により接続孔(コンタクトホール)内に
選択的に第2のアルミニウム膜を堆積させた後(図2
(B)参照)、高周波プラズマで励起されたアルミニウ
ムを含む原料ガス(例えばAl(CH3)2H)9を基板に照射
し(図2(C)参照)、一括CVD法により基板全面に配
線層となる第3のアルミニウム膜8を形成する(図2
(D)参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来例では、選択CVDと一括CVDの切り替えに高価な高
周波プラズマ装置を必要とする。さらに、アルミニウム
薄膜形成装置が大型化するため、フロアの専有面積が増
加する。これらによって、半導体装置やディスプレイ装
置の製造コストが上昇するという問題点がある。
【0005】従って、本発明は上記問題点を解消し、接
続孔をアルミニウムにより埋め込み、かつ配線層となる
アルミニウム薄膜を選択CVDと一括CVDの切り替えにより
実現するアルミニウム薄膜の形成方法を提供することを
目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、酸化シリコン膜またはSi からな
絶縁膜に接続孔が開口された基板上にアルミニウム膜
を形成する工程において、(a)アルミニウムを含む原料
を用いた気相化学成長法により第1のアルミニウム膜を
接続孔内にのみ形成する工程と、(b) Ti[N(C
に前記基板を曝露し、当該Ti[N(CH
を基板表面に吸着させる工程と、(c) (CH
AlHを用いた気相化学成長法により第2のアル
ミニウム膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする
アルミニウム薄膜の形成方法を提供する。
【0007】本発明は、好ましくは、前記アルミニウム
を含む原料として、水素化アルミニウムAlH3のアミ
ンアダクトを用いることを特徴とする。
【0008】また、本発明は、好ましくは、前記水素化
アルミニウムAlH3のアミンアダクトとして、AlH3N(C
H3)3、AlH3N(C2H5)3、AlH3N(CH3)2(C2H5)、AlH3N(C3H7)
3、AlH3N(C4H9)3、N(CH3)3AlH3N(CH3)3、N(C2H5)3AlH3N
(C2H5)3、N(CH3)2(C2H5)AlH3N(CH3)2(C2H5)、N(C3H7)3A
lH3N(C3H7)3、N(C4H9)3AlH3N(C4H9)3からなる群から選
択された少なくとも一を用いることを特徴とする。
【0009】さらに、本発明は、好ましくは、ガス化さ
れたアルミニウムを含む前記原料として、アルミニウム
と、それぞれ独立なアルキル基またはオレフィン炭化水
素R1、R2、R3と、水素Hから構成される、R1n
AlH3-n(n≦3、nは正の整数),R1nR2mAl
3-n-m(n,m≦2、n+m≦3、n,mは正の整
数),R1R2R3Alからなる群から選択された少な
くとも一の構造を持つ分子及び又はこれらの分子の混合
物を用いることを特徴とする。
【0010】そして、本発明は、好ましくは、前記アル
ミニウムとそれぞれ独立なアルキル基またはオレフィン
炭化水素R1、R2、R3と水素Hで構成されるガスと
して、Al(CH3)3、Al(C2H5)3、Al(CH3)2H、Al(i-C
4H9)3、Al(n-C3H7)3、Al(n-C4H9)3、Al(C2H5)2H、Al(i-
C4H9)2Hからなる群から選択された少なくとも一を用い
ること を特徴とする。
【0011】また、本発明は、好ましくは、前記曝露す
るガスの金属元素が、4A、5A、6A、8、1B、2
B、3B族の少なくとも一の族に属することを特徴とす
る。
【0012】さらに、本発明は、好ましくは、前記曝露
するガスの金属元素が、Ti、Zr、Hf、V、Nb、
Ta、Cr、Mo、W、Co、Ni、Pd、Pt、C
u、Au、Zn、In、Geからなる群から選択された
少なくとも一を含むことを特徴とする。
【0013】そして、本発明は、好ましくは、前記曝露
するガスが、TiCl4、Ti[N(CH3)2]4、W(CO)6、Au(CH3)
2(C5H7O2)、(C5H5)CuP(C2H5)3からなる群から選択され
た少なくとも一を含むことを特徴とする。
【0014】
【作用】本発明の原理・作用を以下に説明する。
【0015】本発明においては、基板表面の絶縁膜に開
口された接続孔を、選択CVD法によってアルミニウムで
埋め込む。
【0016】次に、反応容器内で4A、5A、6A、
8、1B、2B、3B族に属する金属を含むガスに基板
を曝す。これによって基板表面に前記ガスが吸着する。
【0017】続いて、反応容器内を排気する。基板表面
には前記ガスの吸着層が形成される。この吸着層は排気
時の圧力と基板温度に依存するが、通常1原子層程度の
薄い層である。
【0018】吸着層の構造及び性質は下地層の材質、構
造によって異なるが、SiO2、Si34、Al、Cu
上に吸着した前記ガスはアルミニウムのCVDに対し
て、同じ効果を有しており、続いて再度アルミニウムの
CVDを行うと、基板全面にアルミニウム薄膜が堆積す
ることを本発明者は新たに見いだした。
【0019】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。
【0020】図1は本発明の一実施例の製造方法を工程
順に説明するための模式的な断面図である。本実施例は
シリコン集積回路における配線工程に適用した場合を例
示する。
【0021】図1(A)に標準的な集積回路製造方法を
用いて形成した、接続孔形成前の構造を有する基板を示
す。図1(A)において、1はシリコン基板、2は第1
の酸化シリコン膜、3は第1のアルミニウム膜、4は第
2の酸化シリコン膜、5は窒化チタン膜である。
【0022】続いて図1(B)に示すように、シリコン
基板1の全面に(CH3)2AlHを用いた気相化学成長によ
り、第2のアルミニウム膜6を形成する。これによっ
て、接続孔は第2のアルミニウム膜6によって埋め込ま
れる。(CH3)2AlHは流量300sccmの水素ガスでバブリング
して、5分間、反応室に導入する。気相化学成長条件
は、基板温度130℃、全圧1Torrである。
【0023】次に、(CH3)2AlHの導入を中断し、CVD室を
排気した後、Ti[N(CH3)2]4を導入する。反応室での圧力
は1mTorrである。
【0024】すると、図1(C)に示すように、吸着層
7が第2の絶縁膜4と第2のアルミニウム膜6上に形成
される。
【0025】さらに、CVD室を排気した後、再び(CH3)2A
lHを前記条件と同じ条件で導入すると、基板全面に第3
のアルミニウム膜8が堆積した(図1(D)参照)。
【0026】本実施例では接続孔底部の材質としてTiN
を用いた場合を例示したが、TiWなど他のバリアメタル
や、多結晶Siなどのリソグラフィ用反応防止膜を用いて
も同様の効果がある。
【0027】さらに、絶縁膜として酸化シリコン膜を用
いた場合を例示したが、Si3N4を用いても同様の効果が
得られる。
【0028】また、アルミニウムのCVDガスとしてAl(CH
3)2Hを用いた場合を例示したが、Al(CH3)3、Al(C
2H5)3、Al(i-C4H9)、Al(n-C3H7)3、Al(n-C4H9)3、Al(C2
H5)2H、Al(i-C4H9)2Hを代表とする、アルミニウムとそ
れぞれ独立なアルキル基またはオレフィン炭化水素R
1、R2、R3と水素Hで構成される、R1nAlH3-n
(n≦3、nは正の整数),R1nR2mAlH
3-n-m(n,m≦2、n+m≦3、n,mは正の整
数),R1R2R3Alの構造を持つ分子あるいはこれ
らの分子の混合物を用いても同様の効果がある。
【0029】さらに、AlH3N(CH3)3、AlH3N(C2H5)3、AlH
3N(CH3)2(C2H5)、AlH3N(C3H7)3、AlH3N(C4H9)3、N(CH3)
3AlH3N(CH3)3、N(C2H5)3AlH3N(C2H5)3、N(CH3)2(C2H5)A
lH3N(CH3)2(C2H5)、N(C3H7)3AlH3N(C3H7)3、N(C4H9)3Al
H3N(C4H9)3をはじめとする水素化アルミニウムAlH3
のアミンアダクトを用いても同様の効果が得られる。
【0030】また、選択CVDから一括CVDへの切り替えの
ガスとしてTi[N(CH3)2]4を用いた場合を例示したが、Ti
Cl4、W(CO)6、Au(CH3)2(C5H7O2)、(C5H5)CuP(C2H5)3
はじめとして、金属元素が、Ti、Zr、Hf、V、N
b、Ta、Cr、Mo、W、Co、Ni、Pd、Pt、
Cu、Au、Zn、In、Geであるガスを用いても同
様の効果が得られる。さらに、曝露するガスの金属元素
が、4A、5A、6A、8、1B、2B、3B族に属す
るものであれは、同様の効果が得られる。
【0031】以上、本発明を上記実施例に即して説明し
たが、本発明は上記態様にのみ限定されず、本発明の原
理に準ずる各種態様を含むことは勿論である。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
接続孔がアルミニウムにより埋め込まれ、かつ配線層と
なるアルミニウム薄膜を金属を含むガスへの曝露という
簡易な方法で実現できるため、高価で大型の装置を不要
とすると共に複雑な製造工程を必要としないため、半導
体装置やディスプレイ装置の製造コストを低減できると
いう効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の主要工程を工程順に説明す
るための断面図である。
【図2】従来の工程を示す図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 第1の酸化シリコン膜 3 第1のAl膜 4 第2の酸化シリコン膜 5 TiN膜 6 第2のAl膜 7 吸着層 8 第3のAl膜 9 原料ガス

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化シリコン膜またはSi からな
    絶縁膜に接続孔が開口された基板上にアルミニウム膜
    を形成する工程において、 (a)アルミニウムを含む原料を用いた気相化学成長法に
    より第1のアルミニウム膜を接続孔内にのみ形成する工
    程と、 (b)Ti[N(CH に前記基板を曝露し、当
    該Ti[N(CH を基板表面に吸着させる工
    程と、 (c)(CH AlHを用いた気相化学成長法により
    第2のアルミニウム膜を形成する工程と、 を含むことを特徴とするアルミニウム薄膜の形成方法。
JP7168341A 1995-06-09 1995-06-09 アルミニウム薄膜の形成方法 Expired - Lifetime JP3058053B2 (ja)

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Effective date: 19980106