JP3124129B2 - 薄膜形成法 - Google Patents
薄膜形成法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜形成法に係わり、
特に半導体集積回路装置等の配線となるＡｌ合金薄膜を
形成するのに有効な方法に関するものである。
特に半導体集積回路装置等の配線となるＡｌ合金薄膜を
形成するのに有効な方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の微細化、高密度化に伴いコ
ンタクト・ホール、ヴィア・ホールの直径は１μｍ以下
となり、またそのアスペクト比（深さ÷直径）は１．０
以上になりつつある。このため、従来のスパッタ法によ
るＡｌあるいはＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕなどの合金膜ではアス
ペクト比の大きいホールの埋め込みを充分に行なうこと
ができなくなり、配線の断線等が生じＬＳＩの信頼性を
下げることになる。
ンタクト・ホール、ヴィア・ホールの直径は１μｍ以下
となり、またそのアスペクト比（深さ÷直径）は１．０
以上になりつつある。このため、従来のスパッタ法によ
るＡｌあるいはＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕなどの合金膜ではアス
ペクト比の大きいホールの埋め込みを充分に行なうこと
ができなくなり、配線の断線等が生じＬＳＩの信頼性を
下げることになる。
【０００３】上記のスパッタ法による問題を解決するた
めに、最近になってブランケット・タングステンＣＶＤ
による接続孔の埋め込みが実用化されはじめている。し
かし、プロセスが複雑化したり、抵抗が高いなどのさま
ざまな問題がある。
めに、最近になってブランケット・タングステンＣＶＤ
による接続孔の埋め込みが実用化されはじめている。し
かし、プロセスが複雑化したり、抵抗が高いなどのさま
ざまな問題がある。
【０００４】他方、接続孔の埋め込みに選択Ａｌ−ＣＶ
Ｄを用いる研究が行われている。この方法によると、Ａ
ｌが接続孔内に緻密に埋め込まれるため、上記したタン
グステンでの問題は一時的に解決されると考えられる。
しかし、コンタクト部分においてＡｌとＳｉの固溶合金
化が局部的に進んで、ｐｎ接合を破壊してしまうと予想
される。また、Ｃｕ、Ｍｇ等を含まないために配線のエ
レクトロマイグレーション耐性が弱くなるなどの問題点
がある。
Ｄを用いる研究が行われている。この方法によると、Ａ
ｌが接続孔内に緻密に埋め込まれるため、上記したタン
グステンでの問題は一時的に解決されると考えられる。
しかし、コンタクト部分においてＡｌとＳｉの固溶合金
化が局部的に進んで、ｐｎ接合を破壊してしまうと予想
される。また、Ｃｕ、Ｍｇ等を含まないために配線のエ
レクトロマイグレーション耐性が弱くなるなどの問題点
がある。
【０００５】以上述べた問題を解決する方法として、特
開平３−１１１５６８号公報にはＡｌ−Ｃｕ、またはＡ
ｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金ＣＶＤ法について記載されている。
この中の実施例の中でジメチルアルミニウムハイドライ
ド（ＤＭＡＨ）とＣｕを含む原料ガスとしてビスアセチ
ルアセトナト銅(Cu(C5H7O2)2) などの酸素を含む銅有機
化合物を用いてＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金が成膜されたとし
ている。しかし、Ａｌの原料ガスとなるＤＭＡＨが強い
還元性を有するために、Ｃｕを含む原料ガスであるCu(C
5H7O2)2 とＤＭＡＨが混合時に反応して、酸化アルミニ
ウム（Ａｌ2 Ｏ 3 ）が生成し、これが膜中に取り込まれ
る（すなわち、合成された薄膜中に酸素が混入すると予
想される）。Ｃｕの原料ガスにハロゲンが含まれる材
料、例えば、ビスヘキサフルオロアセチルアセトナート
銅(Cu(C5F6HO2)2)を用いた場合にも同様なことがいえ
る。
開平３−１１１５６８号公報にはＡｌ−Ｃｕ、またはＡ
ｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金ＣＶＤ法について記載されている。
この中の実施例の中でジメチルアルミニウムハイドライ
ド（ＤＭＡＨ）とＣｕを含む原料ガスとしてビスアセチ
ルアセトナト銅(Cu(C5H7O2)2) などの酸素を含む銅有機
化合物を用いてＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金が成膜されたとし
ている。しかし、Ａｌの原料ガスとなるＤＭＡＨが強い
還元性を有するために、Ｃｕを含む原料ガスであるCu(C
5H7O2)2 とＤＭＡＨが混合時に反応して、酸化アルミニ
ウム（Ａｌ2 Ｏ 3 ）が生成し、これが膜中に取り込まれ
る（すなわち、合成された薄膜中に酸素が混入すると予
想される）。Ｃｕの原料ガスにハロゲンが含まれる材
料、例えば、ビスヘキサフルオロアセチルアセトナート
銅(Cu(C5F6HO2)2)を用いた場合にも同様なことがいえ
る。
【０００６】また、特開平１−１７９４１６号公報では
アルミニウムアルコキシドと合金化させる合金元素を含
む金属のアルコキシド化合物を原料ガスとしてＣＶＤ法
によるアルミニウム合金薄膜形成法について記載されて
いる。しかし、この実施例のトリイソプロポキシドアル
ミニウム(Al(O-iC3H7)3)を用いると、通常の減圧ＣＶＤ
法では膜中に酸素が多量に混入する。
アルミニウムアルコキシドと合金化させる合金元素を含
む金属のアルコキシド化合物を原料ガスとしてＣＶＤ法
によるアルミニウム合金薄膜形成法について記載されて
いる。しかし、この実施例のトリイソプロポキシドアル
ミニウム(Al(O-iC3H7)3)を用いると、通常の減圧ＣＶＤ
法では膜中に酸素が多量に混入する。
【０００７】さらに、特開平２−１７０４１９号公報で
はＣｕ用の材料にシクロペンタジエニルトリエチルフォ
スフィン銅((η5-C5H5)Cu(P(C2H5)3) を用いて合金成膜
を実施したとしている。この原料ガスには酸素、ハロゲ
ンがともに含まれていないが、合金成膜を行なうとリン
などの不純物が多量に混入し、抵抗がより大きな値にな
ってしまった。また、成膜中に有害なリンの化合物が生
成し、排気系のメンテナンスにおいて危険が伴うのも欠
点である。以上のように、従来の方法ではＡｌ合金薄膜
を形成することは困難であり、仮に成膜できたとしても
抵抗、純度などが問題になる。
はＣｕ用の材料にシクロペンタジエニルトリエチルフォ
スフィン銅((η5-C5H5)Cu(P(C2H5)3) を用いて合金成膜
を実施したとしている。この原料ガスには酸素、ハロゲ
ンがともに含まれていないが、合金成膜を行なうとリン
などの不純物が多量に混入し、抵抗がより大きな値にな
ってしまった。また、成膜中に有害なリンの化合物が生
成し、排気系のメンテナンスにおいて危険が伴うのも欠
点である。以上のように、従来の方法ではＡｌ合金薄膜
を形成することは困難であり、仮に成膜できたとしても
抵抗、純度などが問題になる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、上記従
来技術では接続孔の埋め込みを確実に行い、かつ低抵抗
の配線を得ることが困難であった。本発明は、上述した
技術的課題を解決し、導電体として良質なＡｌ系合金膜
を制御性良く形成し得る薄膜形成法を提供することを目
的とする。
来技術では接続孔の埋め込みを確実に行い、かつ低抵抗
の配線を得ることが困難であった。本発明は、上述した
技術的課題を解決し、導電体として良質なＡｌ系合金膜
を制御性良く形成し得る薄膜形成法を提供することを目
的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、アルキルアル
ミニウムハイドライドのガスと、酸素、ハロゲン、およ
びリンを含まない銅またはマグネシウムの有機金属化合
物であって、有機基が２−ブチン、２−ペンチン、シク
ロペンタジエニル、メチルシクロペンタジエニル、シク
ロオクタジエニル、ビニルトリメチルシランおよびトリ
メチルシリルアセチレンの一つ以上であるもののガス
と、水素ガスとを用いて化学気相成長法によって半導体
基板上にアルミニウム合金膜を形成することを特徴とす
る薄膜形成法を提供するものである。
ミニウムハイドライドのガスと、酸素、ハロゲン、およ
びリンを含まない銅またはマグネシウムの有機金属化合
物であって、有機基が２−ブチン、２−ペンチン、シク
ロペンタジエニル、メチルシクロペンタジエニル、シク
ロオクタジエニル、ビニルトリメチルシランおよびトリ
メチルシリルアセチレンの一つ以上であるもののガス
と、水素ガスとを用いて化学気相成長法によって半導体
基板上にアルミニウム合金膜を形成することを特徴とす
る薄膜形成法を提供するものである。
【００１０】本発明はまた、アルキルアルミニウムハイ
ドライドのガスと、酸素、ハロゲン、およびリンを含ま
ない銅またはマグネシウムの有機金属化合物であって、
有機基が２−ブチン、２−ペンチン、シクロペンタジエ
ニル、メチルシクロペンタジエニル、シクロオクタジエ
ニル、ビニルトリメチルシランおよびトリメチルシリル
アセチレンの一つ以上であるもののガスと、シリコンを
含むガスと、水素ガスとを用いて化学気相成長法によっ
て半導体基板上にアルミニウム−シリコン合金膜を形成
することを特徴とする薄膜形成法を提供するものであ
る。
ドライドのガスと、酸素、ハロゲン、およびリンを含ま
ない銅またはマグネシウムの有機金属化合物であって、
有機基が２−ブチン、２−ペンチン、シクロペンタジエ
ニル、メチルシクロペンタジエニル、シクロオクタジエ
ニル、ビニルトリメチルシランおよびトリメチルシリル
アセチレンの一つ以上であるもののガスと、シリコンを
含むガスと、水素ガスとを用いて化学気相成長法によっ
て半導体基板上にアルミニウム−シリコン合金膜を形成
することを特徴とする薄膜形成法を提供するものであ
る。
【００１１】
【作用】本発明の薄膜形成方法によれば、アルキルアル
ミニウムハイドライドのガスと、酸素、ハロゲン、およ
びリンを含まない有機金属化合物のガスと、水素ガス
と、あるいはさらにＳｉを含むガスとの反応系におい
て、低抵抗で、緻密なＡｌ合金膜を基板上に堆積させる
ことができる。この発明によって得られるＡｌ合金膜を
接続孔の埋め込みに用いた場合、エレクトロマイグレー
ション耐性の向上した配線が得られる。
ミニウムハイドライドのガスと、酸素、ハロゲン、およ
びリンを含まない有機金属化合物のガスと、水素ガス
と、あるいはさらにＳｉを含むガスとの反応系におい
て、低抵抗で、緻密なＡｌ合金膜を基板上に堆積させる
ことができる。この発明によって得られるＡｌ合金膜を
接続孔の埋め込みに用いた場合、エレクトロマイグレー
ション耐性の向上した配線が得られる。
【００１２】
【実施例】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。本発明においては、ＣＶＤ法
によって半導体基板上に良質なＡｌ合金膜を成長させ
る。図１に本発明によるＡｌ合金薄膜形成法を実施する
のに用いたＣＶＤ装置を示す。この装置は、反応管２内
にヒータ４を内蔵した基板ホルダ３を具備する。このヒ
ータ４により基板表面を５００℃まで昇温可能である。
また、反応管２は内壁を水冷却ができるようになってい
る。成膜を行いたい基板１をロードロック８を通じて基
板ホルダ３に設置し、排気ユニット５により約１×１０
-8Ｔｏｒｒまで排気する。その後、ヒータ４により基板
温度を２００〜４００℃まで昇温する。排気ユニット５
はターボ分子ポンプとロータリポンプとからなる。
施態様について説明する。本発明においては、ＣＶＤ法
によって半導体基板上に良質なＡｌ合金膜を成長させ
る。図１に本発明によるＡｌ合金薄膜形成法を実施する
のに用いたＣＶＤ装置を示す。この装置は、反応管２内
にヒータ４を内蔵した基板ホルダ３を具備する。このヒ
ータ４により基板表面を５００℃まで昇温可能である。
また、反応管２は内壁を水冷却ができるようになってい
る。成膜を行いたい基板１をロードロック８を通じて基
板ホルダ３に設置し、排気ユニット５により約１×１０
-8Ｔｏｒｒまで排気する。その後、ヒータ４により基板
温度を２００〜４００℃まで昇温する。排気ユニット５
はターボ分子ポンプとロータリポンプとからなる。
【００１３】Ａｌ用の原料としてはＡｌ−ＣＶＤで多く
使用されているＤＭＡＨを使用する。このＤＭＡＨは比
較的高い蒸気圧を持つ無色の液体であるため、反応管に
導入するには、バブラ６を用いてガスライン１０からの
水素ガスによるバブリングが必要である。その化学的性
質としては強い還元性を持ち、そのため水や酸素と反応
する。従って、ガス配管、反応およびキャリアガス等の
清浄度には十分に注意してから原料ガスの導入を行な
う。
使用されているＤＭＡＨを使用する。このＤＭＡＨは比
較的高い蒸気圧を持つ無色の液体であるため、反応管に
導入するには、バブラ６を用いてガスライン１０からの
水素ガスによるバブリングが必要である。その化学的性
質としては強い還元性を持ち、そのため水や酸素と反応
する。従って、ガス配管、反応およびキャリアガス等の
清浄度には十分に注意してから原料ガスの導入を行な
う。
【００１４】合金化させる合金元素を含む有機金属化合
物の原料としては、ＤＭＡＨとの直接的な反応を防ぐた
めに分子中に酸素、ハロゲンおよびリンを含まない有機
金属化合物を用いる。該化合物は１金属原子に２個の有
機基が結合したものである。使用可能な原料ガスの代表
例を元素別に下表に示す。 上式において、Ｒ1 、Ｒ2 は、η8-Ｃ8 Ｈ8 （シクロオ
クタジエニル、ＣＯＤ）、η5-Ｃ5 Ｈ5 （シクロペンタ
ジエニル、Ｃｐ）、２−ｂｕｔｙｎｅ（２−ブチン）、
２−ｐｅｎｔｙｎｅ（２−ペンチン）、Ｃ5 Ｈ12Ｓｉ
（ビニルトリメチルシラン、ＶＴＭＳ）、Ｃ8 Ｈ18Ｓｉ
2 （ビストリメチルシリルアセチレン）などを示し、同
一でも異なっていてもよい。
物の原料としては、ＤＭＡＨとの直接的な反応を防ぐた
めに分子中に酸素、ハロゲンおよびリンを含まない有機
金属化合物を用いる。該化合物は１金属原子に２個の有
機基が結合したものである。使用可能な原料ガスの代表
例を元素別に下表に示す。 上式において、Ｒ1 、Ｒ2 は、η8-Ｃ8 Ｈ8 （シクロオ
クタジエニル、ＣＯＤ）、η5-Ｃ5 Ｈ5 （シクロペンタ
ジエニル、Ｃｐ）、２−ｂｕｔｙｎｅ（２−ブチン）、
２−ｐｅｎｔｙｎｅ（２−ペンチン）、Ｃ5 Ｈ12Ｓｉ
（ビニルトリメチルシラン、ＶＴＭＳ）、Ｃ8 Ｈ18Ｓｉ
2 （ビストリメチルシリルアセチレン）などを示し、同
一でも異なっていてもよい。
【００１５】例えば、Ｍｇの場合、ビスシクロペンタジ
エニルマグネシウム(Mg(η5-C5H5)2) やビスメチルシク
ロペンタジエニルマグネシウム(Mg(η5-CH3C5H4)2)など
を使用できる。これら表に挙げた原料は液体または昇華
性の固体であり、これらを反応管に導入するためには原
料の充填されたバブラ７および反応管までのガスライン
を加熱する。反応管２への輸送のためにガスライン１１
からの水素によるバブリングを行なう。
エニルマグネシウム(Mg(η5-C5H5)2) やビスメチルシク
ロペンタジエニルマグネシウム(Mg(η5-CH3C5H4)2)など
を使用できる。これら表に挙げた原料は液体または昇華
性の固体であり、これらを反応管に導入するためには原
料の充填されたバブラ７および反応管までのガスライン
を加熱する。反応管２への輸送のためにガスライン１１
からの水素によるバブリングを行なう。
【００１６】Ｓｉを含む材料ガスとしては、分解温度の
低いテトラメチルシラン（Ｓｉ（ＣＨ3 ）4 ）やトリメ
チルシラン（ＳｉＨ（ＣＨ3 ）3 ）などが用いられる。
これらのガスは水素によって希釈されており、ガスライ
ン１２から反応管２に導入される。
低いテトラメチルシラン（Ｓｉ（ＣＨ3 ）4 ）やトリメ
チルシラン（ＳｉＨ（ＣＨ3 ）3 ）などが用いられる。
これらのガスは水素によって希釈されており、ガスライ
ン１２から反応管２に導入される。
【００１７】以上の３種の原料ガスを用いて、次に述べ
る２つの方法によってＡｌ合金膜を合成する。その一つ
としては、反応管２に導入される前に上記の原料ガスを
反応ガスである水素と十分混合して成膜を行なう方法で
ある。この反応ガスはガスライン９より導入される。も
う一つは、最初に純Ａｌの薄膜を合成し次いで合金化さ
せたい金属膜を成膜し、アニール処理により合金化させ
たい金属をＡｌ膜中に拡散させて合金化する方法であ
る。このとき、合金化させたい金属膜の厚さはできるだ
け薄いほうがよい。
る２つの方法によってＡｌ合金膜を合成する。その一つ
としては、反応管２に導入される前に上記の原料ガスを
反応ガスである水素と十分混合して成膜を行なう方法で
ある。この反応ガスはガスライン９より導入される。も
う一つは、最初に純Ａｌの薄膜を合成し次いで合金化さ
せたい金属膜を成膜し、アニール処理により合金化させ
たい金属をＡｌ膜中に拡散させて合金化する方法であ
る。このとき、合金化させたい金属膜の厚さはできるだ
け薄いほうがよい。
【００１８】成膜前の基板の洗浄法としては、０．５％
フッ酸純水溶液に１〜２分浸し、その後すぐに純水によ
り洗浄し乾燥する。これは半導体基板上の接続孔におけ
る自然酸化膜を除去するために行なう。この洗浄によ
り、接続孔にのみ選択的に合金膜が埋め込まれる。ま
た、チタン溶液による前処理を行なうと、非選択的に全
面成膜が可能になる。
フッ酸純水溶液に１〜２分浸し、その後すぐに純水によ
り洗浄し乾燥する。これは半導体基板上の接続孔におけ
る自然酸化膜を除去するために行なう。この洗浄によ
り、接続孔にのみ選択的に合金膜が埋め込まれる。ま
た、チタン溶液による前処理を行なうと、非選択的に全
面成膜が可能になる。
【００１９】乾燥後すぐにロードロックを通じて薄膜形
成装置内の基板ホルダ３に基板１を設置する。成膜の前
後において反応管内は約１×１０-8Ｔｏｒｒまで真空に
しておく。
成装置内の基板ホルダ３に基板１を設置する。成膜の前
後において反応管内は約１×１０-8Ｔｏｒｒまで真空に
しておく。
【００２０】次に、反応ガスである水素を反応管２に供
給し、反応管内の圧力を約２Ｔｏｒｒに保ち、各原料ガ
スを導入して、全圧力を１〜３Ｔｏｒｒの範囲にする。
成膜は５〜１０分間行なう。得られる成膜速度は５００
〜２０００Å／分であった。
給し、反応管内の圧力を約２Ｔｏｒｒに保ち、各原料ガ
スを導入して、全圧力を１〜３Ｔｏｒｒの範囲にする。
成膜は５〜１０分間行なう。得られる成膜速度は５００
〜２０００Å／分であった。
【００２１】基板の接続孔に対してＡｌ合金膜が選択的
に成長するのを、図２を用いて説明する。図２（ａ）
は、酸化膜２３を堆積させるパターニングを施し、さら
にイオン注入によりｐ+ 拡散層２２を形成したｎ型シリ
コン基板２１の断面図を示したものである。この基板を
上記の０．５％フッ酸純水溶液による洗浄をした後、Ａ
ｌ合金膜の成膜を行なうと、図２（ｂ）に示されるよう
に、酸化膜２３上ではなく、接続孔に対してのみＡｌ合
金膜が選択的に埋め込まれる。
に成長するのを、図２を用いて説明する。図２（ａ）
は、酸化膜２３を堆積させるパターニングを施し、さら
にイオン注入によりｐ+ 拡散層２２を形成したｎ型シリ
コン基板２１の断面図を示したものである。この基板を
上記の０．５％フッ酸純水溶液による洗浄をした後、Ａ
ｌ合金膜の成膜を行なうと、図２（ｂ）に示されるよう
に、酸化膜２３上ではなく、接続孔に対してのみＡｌ合
金膜が選択的に埋め込まれる。
【００２２】このように、上記した薄膜形成法によって
得られたＡｌ合金膜を半導体基板上の接続孔に対して十
分緻密に埋め込むことができる。これにより、低抵抗で
信頼性の高い半導体装置用の配線が得られる。
得られたＡｌ合金膜を半導体基板上の接続孔に対して十
分緻密に埋め込むことができる。これにより、低抵抗で
信頼性の高い半導体装置用の配線が得られる。
【００２３】（実施例１）上記で説明したＣＶＤ装置を
用いて、Ａｌ−Ｃｕ合金の成膜を行なった。Ａｌ用の原
料ガスとしてはＤＭＡＨ、合金化させる元素を含む材料
としてはシクロオクタジエニル−２−ブチン銅((η8-C8
H8)Cu(2-butyne))を用いた。反応ガスは水素である。反
応管２の全圧は約２．０〜３．０Ｔｏｒｒに保ち、基板
温度を２４０〜２８０℃の範囲で変えて成膜を行なった
ところ、成膜速度は１０００〜２０００Å／分であっ
た。バブラに供給するキャリアガスの流量はＡｌ、Ｃｕ
材料ともに１００ｓｃｃｍで、バブラ温度はＤＭＡＨが
約５０℃、シクロオクタジエニル−２−ブチン銅が６０
〜１２０℃であった。オージェ電子分光等で得られた膜
の膜組成を調べた結果、酸素などの不純物はほとんど混
入していなかった。また、Ｃｕの含有量は０．１〜０．
５％であった。また、比抵抗は、約３．０μΩｃｍとい
う値が得られた。この値は純Ａｌのバルクの値（約２．
７μΩｃｍ）に非常に近い。また、この合金ＣＶＤによ
って得られる配線とＡｌ−ＣＶＤによる配線のそれぞれ
を用いた場合の配線のエレクトロマイグレーション寿命
を、基板上に膜を全面堆積させパターニングを施して形
成した配線について調べた。その結果を表１に示す。即
ち、Ａｌ−Ｃｕ合金の配線はＡｌ−ＣＶＤによる配線に
比べて約３６倍長くなり、その信頼性が高いことがわか
った。
用いて、Ａｌ−Ｃｕ合金の成膜を行なった。Ａｌ用の原
料ガスとしてはＤＭＡＨ、合金化させる元素を含む材料
としてはシクロオクタジエニル−２−ブチン銅((η8-C8
H8)Cu(2-butyne))を用いた。反応ガスは水素である。反
応管２の全圧は約２．０〜３．０Ｔｏｒｒに保ち、基板
温度を２４０〜２８０℃の範囲で変えて成膜を行なった
ところ、成膜速度は１０００〜２０００Å／分であっ
た。バブラに供給するキャリアガスの流量はＡｌ、Ｃｕ
材料ともに１００ｓｃｃｍで、バブラ温度はＤＭＡＨが
約５０℃、シクロオクタジエニル−２−ブチン銅が６０
〜１２０℃であった。オージェ電子分光等で得られた膜
の膜組成を調べた結果、酸素などの不純物はほとんど混
入していなかった。また、Ｃｕの含有量は０．１〜０．
５％であった。また、比抵抗は、約３．０μΩｃｍとい
う値が得られた。この値は純Ａｌのバルクの値（約２．
７μΩｃｍ）に非常に近い。また、この合金ＣＶＤによ
って得られる配線とＡｌ−ＣＶＤによる配線のそれぞれ
を用いた場合の配線のエレクトロマイグレーション寿命
を、基板上に膜を全面堆積させパターニングを施して形
成した配線について調べた。その結果を表１に示す。即
ち、Ａｌ−Ｃｕ合金の配線はＡｌ−ＣＶＤによる配線に
比べて約３６倍長くなり、その信頼性が高いことがわか
った。
【００２４】（実施例２）実施例１と同じＣＶＤ装置を
用いて、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金の成膜を行なった。Ａｌ
用の原料ガスとしてはＤＭＡＨ、合金化させるＣｕを含
む材料としてはシクロペンタジエニルビニルトリメチル
シラン銅((η5-C5H5)Cu(VTMS))、Ｓｉを含むガスとして
はテトラメチルシラン（Ｓｉ（ＣＨ3 ）4 ）を用いた。
反応ガスは水素である。反応管２の全圧は約２．０〜
３．０Ｔｏｒｒに保ち、基板温度を２４０〜２８０℃の
範囲で変えて成膜を行なったところ、成膜速度は５００
〜１２００Å／分であった。バブラに供給するキャリア
ガスの流量、バブラ温度は実施例１と同じである（テト
ラメチルシランの流量は１０〜２０ｓｃｃｍ）。オージ
ェ電子分光等で得られた膜の膜組成を調べた結果、酸
素、炭素などの不純物はほとんど混入していなかった。
また、Ｃｕ、Ｓｉの含有量はそれぞれ０．１〜０．５
％、０．５〜０．８％であった。また、比抵抗は、約
３．５μΩｃｍという値が得られた。この値は純Ａｌの
バルクの値（約２．７μΩｃｍ）に非常に近い。また、
この合金ＣＶＤによって得られる膜のジャンクションの
リーク不良率を調べるために、図２（ｂ）に示されるよ
うな構造を有する基板を作製した。その結果をＡｌ−Ｃ
ＶＤによるものと共に表２に示す。即ち、成膜直後に比
較してアニール処理後も、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金のリー
ク不良率が変わらず、固溶合金化による接合破壊が発生
しなかった。
用いて、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金の成膜を行なった。Ａｌ
用の原料ガスとしてはＤＭＡＨ、合金化させるＣｕを含
む材料としてはシクロペンタジエニルビニルトリメチル
シラン銅((η5-C5H5)Cu(VTMS))、Ｓｉを含むガスとして
はテトラメチルシラン（Ｓｉ（ＣＨ3 ）4 ）を用いた。
反応ガスは水素である。反応管２の全圧は約２．０〜
３．０Ｔｏｒｒに保ち、基板温度を２４０〜２８０℃の
範囲で変えて成膜を行なったところ、成膜速度は５００
〜１２００Å／分であった。バブラに供給するキャリア
ガスの流量、バブラ温度は実施例１と同じである（テト
ラメチルシランの流量は１０〜２０ｓｃｃｍ）。オージ
ェ電子分光等で得られた膜の膜組成を調べた結果、酸
素、炭素などの不純物はほとんど混入していなかった。
また、Ｃｕ、Ｓｉの含有量はそれぞれ０．１〜０．５
％、０．５〜０．８％であった。また、比抵抗は、約
３．５μΩｃｍという値が得られた。この値は純Ａｌの
バルクの値（約２．７μΩｃｍ）に非常に近い。また、
この合金ＣＶＤによって得られる膜のジャンクションの
リーク不良率を調べるために、図２（ｂ）に示されるよ
うな構造を有する基板を作製した。その結果をＡｌ−Ｃ
ＶＤによるものと共に表２に示す。即ち、成膜直後に比
較してアニール処理後も、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金のリー
ク不良率が変わらず、固溶合金化による接合破壊が発生
しなかった。
【００２５】（実施例３）実施例１と同様のＣＶＤ装置
を用いて、Ａｌ−Ｍｇ合金の成膜を行なった。Ａｌ用の
原料ガスとしてはＤＭＡＨ、Ｍｇ用としてはビスシクロ
ペンタジエニルマグネシウム(Mg(η5-C5H5)2) を用い
た。反応ガスは水素である。反応管２の全圧は約１．０
〜２．０Ｔｏｒｒに保ち、まず純Ａｌを約５０００Å成
膜し、次に純Ｍｇを１００Å成膜した。これを３００
℃、３０分間水素アニールすると、Ａｌ−Ｍｇ合金が得
られた。この膜の組成を調べた結果、酸素などの不純物
はほとんど混入しておらず、Ｍｇの含有量は０．２〜１
％であった。また、比抵抗は、約３．２μΩｃｍという
値が得られた。この合金ＣＶＤによって得られる配線と
Ａｌ−ＣＶＤによる配線のそれぞれを用いた場合の配線
のエレクトロマイグレーション寿命を、実施例２と同様
な方法で調べた。その結果を表３に示す。即ち、Ａｌ−
Ｍｇ合金の配線はＡｌ−ＣＶＤによる配線に比べて約２
０倍長くなり、その信頼性が高いことがわかった。
を用いて、Ａｌ−Ｍｇ合金の成膜を行なった。Ａｌ用の
原料ガスとしてはＤＭＡＨ、Ｍｇ用としてはビスシクロ
ペンタジエニルマグネシウム(Mg(η5-C5H5)2) を用い
た。反応ガスは水素である。反応管２の全圧は約１．０
〜２．０Ｔｏｒｒに保ち、まず純Ａｌを約５０００Å成
膜し、次に純Ｍｇを１００Å成膜した。これを３００
℃、３０分間水素アニールすると、Ａｌ−Ｍｇ合金が得
られた。この膜の組成を調べた結果、酸素などの不純物
はほとんど混入しておらず、Ｍｇの含有量は０．２〜１
％であった。また、比抵抗は、約３．２μΩｃｍという
値が得られた。この合金ＣＶＤによって得られる配線と
Ａｌ−ＣＶＤによる配線のそれぞれを用いた場合の配線
のエレクトロマイグレーション寿命を、実施例２と同様
な方法で調べた。その結果を表３に示す。即ち、Ａｌ−
Ｍｇ合金の配線はＡｌ−ＣＶＤによる配線に比べて約２
０倍長くなり、その信頼性が高いことがわかった。
【００２６】（実施例４）実施例１と同様のＣＶＤ装置
を用いて、Ａｌ−Ｃｕ合金の成膜を行なった。Ａｌ用の
原料ガスとしてはＤＭＡＨ、Ｃｕ用としてはシクロオク
タジエニル−２−ブチン銅((η8-C8H8)Cu(2-butyne))を
用い、さらに比較の対象として酸素、ハロゲンを含むビ
スヘキサフルオロアセチルアセトナート銅(Cu(C5F6HO2)
2)も使用した。反応ガスは水素である。反応管２の全圧
は約１．０〜２．０Ｔｏｒｒに保ち、同時に両者のガス
を導入した。前者のシクロオクタジエニル−２−ブチン
銅を用いた場合、酸素、炭素などの不純物をほとんど含
まないＡｌ−Ｃｕ合金が得られたが、後者の場合、ＤＭ
ＡＨとＣｕ原料が直接反応してしまい、酸素を多量に含
む膜が合成された。比抵抗を測定してみると、前者は約
３μΩｃｍであり、後者は約１５μΩｃｍと非常に高い
値になった。すなわち、前者の酸素、ハロゲンを含まな
いシクロオクタジエニル−２−ブチン銅を用いた方が信
頼性の高いものが得られることがわかった。
を用いて、Ａｌ−Ｃｕ合金の成膜を行なった。Ａｌ用の
原料ガスとしてはＤＭＡＨ、Ｃｕ用としてはシクロオク
タジエニル−２−ブチン銅((η8-C8H8)Cu(2-butyne))を
用い、さらに比較の対象として酸素、ハロゲンを含むビ
スヘキサフルオロアセチルアセトナート銅(Cu(C5F6HO2)
2)も使用した。反応ガスは水素である。反応管２の全圧
は約１．０〜２．０Ｔｏｒｒに保ち、同時に両者のガス
を導入した。前者のシクロオクタジエニル−２−ブチン
銅を用いた場合、酸素、炭素などの不純物をほとんど含
まないＡｌ−Ｃｕ合金が得られたが、後者の場合、ＤＭ
ＡＨとＣｕ原料が直接反応してしまい、酸素を多量に含
む膜が合成された。比抵抗を測定してみると、前者は約
３μΩｃｍであり、後者は約１５μΩｃｍと非常に高い
値になった。すなわち、前者の酸素、ハロゲンを含まな
いシクロオクタジエニル−２−ブチン銅を用いた方が信
頼性の高いものが得られることがわかった。
【００２７】
【発明の効果】本発明の形成方法によれば、アルキルア
ルミニウムハイドライドのガスと、酸素、ハロゲンおよ
びリンを含まない有機金属化合物を原料として用いるこ
とによって、低抵抗で、緻密なＡｌ合金膜を基板上に堆
積させることができる。また、別の効果としてエレクト
ロマイグレーション耐性の向上したＡｌ合金膜を基板上
に堆積させることができる。
ルミニウムハイドライドのガスと、酸素、ハロゲンおよ
びリンを含まない有機金属化合物を原料として用いるこ
とによって、低抵抗で、緻密なＡｌ合金膜を基板上に堆
積させることができる。また、別の効果としてエレクト
ロマイグレーション耐性の向上したＡｌ合金膜を基板上
に堆積させることができる。
【図１】 本発明を適用可能な薄膜形成装置の一例を示
す模式図である。
す模式図である。
【図２】 本発明の実施例における成膜前後における基
板の断面図である。
板の断面図である。
１ 基板 ２ 反応管 ３ 基板ホルダ ４ ヒータ ５ 排気ユニット ６ 原料Ａのバブラ ７ 原料Ｂのバブラ ８ ロードロック ９ 反応ガスライン １０ キャリアガスライン １１ キャリアガスライン １２ 原料Ｃのガスライン ２１ ｎ型シリコン基板 ２２ ｐ+ 拡散層 ２３ 酸化膜 ２４ Ａｌ合金膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山 本 浩 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎 製鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 中 野 正 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎 製鉄株式会社技術研究本部内 (56)参考文献 特開 平３−110838（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−214868（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−272042（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−272041（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−355965（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−111568（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−170419（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−179416（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/285 301 H01L 21/285 C23C 16/20
Claims (3)
- 【請求項１】アルキルアルミニウムハイドライドのガス
と、酸素、ハロゲン、およびリンを含まない銅またはマ
グネシウムの有機金属化合物であって、有機基が２−ブ
チン、２−ペンチン、シクロペンタジエニル、メチルシ
クロペンタジエニル、シクロオクタジエニル、ビニルト
リメチルシランおよびトリメチルシリルアセチレンの一
つ以上であるもののガスと、水素ガスとを用いて化学気
相成長法によって半導体基板上にアルミニウム合金膜を
形成することを特徴とする薄膜形成法。 - 【請求項２】アルキルアルミニウムハイドライドのガス
と、酸素、ハロゲン、およびリンを含まない銅またはマ
グネシウムの有機金属化合物であって、有機基が２−ブ
チン、２−ペンチン、シクロペンタジエニル、メチルシ
クロペンタジエニル、シクロオクタジエニル、ビニルト
リメチルシランおよびトリメチルシリルアセチレンの一
つ以上であるもののガスと、シリコンを含むガスと、水
素ガスとを用いて化学気相成長法によって半導体基板上
にアルミニウム−シリコン合金膜を形成することを特徴
とする薄膜形成法。 - 【請求項３】 前記有機金属化合物が銅またはマグネシウ
ム原子に、２−ブチン、２−ペンチン、シクロペンタジ
エニル、メチルシクロペンタジエニル、シクロオクタジ
エニル、ビニルトリメチルシランおよびトリメチルシリ
ルアセチレンから選ばれた同一または異なる２つの有機
基が結合したものであることを特徴とする請求項１また
は請求項２に記載の薄膜形成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04284349A JP3124129B2 (ja) | 1992-10-22 | 1992-10-22 | 薄膜形成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04284349A JP3124129B2 (ja) | 1992-10-22 | 1992-10-22 | 薄膜形成法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06132247A JPH06132247A (ja) | 1994-05-13 |
| JP3124129B2 true JP3124129B2 (ja) | 2001-01-15 |
Family
ID=17677436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04284349A Expired - Fee Related JP3124129B2 (ja) | 1992-10-22 | 1992-10-22 | 薄膜形成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3124129B2 (ja) |
-
1992
- 1992-10-22 JP JP04284349A patent/JP3124129B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06132247A (ja) | 1994-05-13 |
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