DE19702388C2 - Method of manufacturing an aluminum lead contact using selective chemical vapor deposition - Google Patents

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION Gebiet der ErfindungField of the Invention

Die Erfindung betrifft im allgemeinen ein Metallisierungs­ verfahren für die Fertigung von integrierten Halbleiter­ schaltkreisen (ICs). Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Fertigung eines Aluminiumleitkontakts bzw. Aluminiumstopfens für ICs, wobei eine thermische Vaku­ umglühbehandlung vor einem chemischen Dampfabschei­ dungs(CVD)-verfahren durchgeführt wird, was zu einer ver­ besserten Abscheidungsselektivität führt.The invention relates generally to a metallization process for the production of integrated semiconductors circuits (ICs). In particular, the invention relates a method for producing an aluminum conductive contact or aluminum plug for ICs, a thermal vacuum Umglüh treatment before a chemical steam separation tion (CVD) process is carried out, resulting in a ver leads to better deposition selectivity.

Beschreibung des Standes der TechnikDescription of the prior art

Das Sputtern ist eine Technik, welche verbreitet bei der Fertigung von Halbleiter-IC-Bauteilen verwendet wird um Aluminium abzuscheiden, um Schaltverbindungen bei den Bau­ teilschaltkreisen zu bilden. Aufgrund der Tatsache, daß das Sputtern ein physikalisches Dampfabscheidungs(PVD)-Verfah­ ren ist, welches zu einer im allgemeinen schlechten Stufen­ abdeckung (step coverage) führt, verglichen mit der, die durch ein CVD-Verfahren zur Verfügung gestellt wird, ist es nicht für eine IC-Fertigung im Submikron-Bereich geeignet. Wenn das Sputtern bei Fabrikationsverfahren von Bauteilen im Submikron-Bereich verwendet würde, würden sich uner­ wünschte Ergebnisse einstellen, wie z. B. eine schlechte Gleichförmigkeit bei der Dicke und Hohlräume in der abge­ schiedenen Aluminiumschicht. Insbesondere, wenn Vertiefun­ gen, wie beispielsweise Löcher in dem Bauteilsubstrat, ei­ nen kleinen Querschnitt aufweisen und tief sind, könnte die Metallisierung bis herunter auf den Boden des vertieften Bereichs nicht wirkungsvoll erreicht werden. In einer sol­ chen Situation würde die elektrische Verbindung zu dem dar­ unter liegenden leitenden Bereich unvollständig sein oder ganz fehlen.Sputtering is a technique that is common in the Manufacturing of semiconductor IC components is used around Deposit aluminum to build circuit connections to form subcircuits. Due to the fact that Sputtering a physical vapor deposition (PVD) process ren which is to a generally poor level step coverage leads compared to that is made available through a CVD process, it is not suitable for IC production in the submicron range. When sputtering in component manufacturing processes would be used in the submicron range, would become unsophisticated set desired results, such as B. a bad one Uniformity in thickness and cavities in the abge different aluminum layer. Especially when deepening conditions, such as holes in the component substrate, ei have a small cross-section and are deep, the  Metallization down to the bottom of the recessed Range can not be reached effectively. In a sol The situation would be the electrical connection to the subordinate managerial area may be incomplete or completely missing.

Um einen Hintergrund für die Beschreibung der Erfindung zur Verfügung zu stellen, wird mit Bezug auf Fig. 1 der beglei­ tenden Zeichnung kurz eine Aluminiumabscheidungsschicht un­ tersucht, welche durch ein herkömmliches Sputterverfahren gebildet wurde. Im wesentlichen wird ein Substrat 10 als die Grundlage zur Fertigung von Halbleiterkomponenten für ein IC-Bauteil verwendet. Zu Zwecken der Klarheit ist das vollständige IC-Bauteil nicht gezeigt. Statt dessen ist nur ein Teil des leitenden Bereichs 12, wie z. B. eine Metall- oder eine Metallsilicid-Schicht der beispielhaften Halblei­ terkomponente, schematisch in der Zeichnung gezeigt. Eine Isolationsschicht 14, wie z. B. eine thermische Silicium­ dioxidschicht, eine Borphosphorsilicatglas(BPSG)-Schicht oder eine Tetraethoxysilan(TEOS)-Schicht, ist auf der Ober­ fläche des Substrates 10 gebildet. Photolithographie- und Ätzverfahren werden dann angewendet, um eine Kontaktöffnung 16 in der Isolationsschicht 14 zu bilden, wobei der leiten­ de Bereich 12 der Halbleiterkomponente, welche gefertigt wird, freigelegt wird. Dann wird ein Sputterverfahren durchgeführt, um eine Aluminiumschicht 18 über der Isola­ tionsschicht 14 abzuscheiden, wobei der Raum innerhalb der Kontaktöffnung 16 aufgefüllt wird und mit dem leitenden Be­ reich 12 verbunden wird, wodurch die Schaltverbindung für die gefertigte Halbleiterkomponente gebildet wird.In order to provide a background for the description of the invention, an aluminum deposition layer formed by a conventional sputtering method is briefly examined with reference to FIG. 1 of the accompanying drawing. Essentially, a substrate 10 is used as the basis for manufacturing semiconductor components for an IC component. The complete IC component is not shown for clarity. Instead, only part of the conductive region 12 , such as. B. a metal or a metal silicide layer of the exemplary semiconductor component, shown schematically in the drawing. An insulation layer 14 , such as. B. a thermal silicon dioxide layer, a borophosphosilicate glass (BPSG) layer or a tetraethoxysilane (TEOS) layer is formed on the upper surface of the substrate 10 . Photolithography and etching processes are then used to form a contact opening 16 in the insulation layer 14, exposing the conductive region 12 of the semiconductor component being manufactured. Then, a sputtering process is performed to deposit an aluminum layer 18 over the insulation layer 14 , filling the space inside the contact opening 16 and connecting it to the conductive region 12 , thereby forming the circuit connection for the semiconductor component being manufactured.

Wenn jedoch die Strukturgröße (feature size) von Halblei­ terbauteilen verringert wird, wird dieses herkömmliche Me­ tallsputterverfahren zur Bildung der Metallisierungsschalt­ verbindung unvermeidbar weniger effektiv. Wenn die Dimen­ sionen der Kontaktöffnung 16 als ein Ergebnis der Verklei­ nerung des Bauteils vermindert werden, leidet die abgeschiedene Aluminiumschicht 18 unter verschlechterten Stu­ fenabdeckungsbedingungen wie auch unter einer ungleichmäßi­ gen Schichtdicke. Hohlräume 15 können sogar in der Öffnung 16 erscheinen. All diese Faktoren machen die Leistungsei­ genschaften des so gefertigten Bauteils weniger steuerbar und oft unannehmbar. Wenn der Raum in der Kontaktöffnung 16 auf ein gewisses Niveau vermindert wird, könnte das gesput­ terte Metall nicht einmal den Boden des Öffnungsloches überhaupt erreichen.However, if the feature size of semiconductor devices is reduced, this conventional metal sputtering method inevitably becomes less effective for forming the metallization switching connection. If the dimensions of the contact opening 16 are reduced as a result of the diminution of the component, the deposited aluminum layer 18 suffers from deteriorated step coverage conditions as well as from an uneven layer thickness. Cavities 15 can even appear in opening 16 . All these factors make the performance characteristics of the component manufactured in this way less controllable and often unacceptable. If the space in the contact opening 16 is reduced to a certain level, the sputtered metal could not even reach the bottom of the opening hole at all.

Um das Problem zu lösen, wird häufig, wie in Fig. 2 gezeigt ist, anstatt die Aluminiumschicht direkt auf der Oberfläche der Isolationsschicht 14 und in der darin gebildeten Kon­ taktöffnung 16 abzuscheiden, zuerst ein Wolframleitkontakt 17 durch ein selektives CVD-Verfahren innerhalb der Kon­ taktöffnung 16 gebildet, gefolgt von einer Abscheidung der Aluminiumschicht auf der Oberfläche der Isolationsschicht 14 unter Verwendung eines herkömmlichen Sputterverfahrens.In order to solve the problem, as shown in FIG. 2, instead of depositing the aluminum layer directly on the surface of the insulation layer 14 and in the contact opening 16 formed therein, often a tungsten conductive contact 17 is first produced by a selective CVD method within the con Clock opening 16 is formed, followed by deposition of the aluminum layer on the surface of the insulation layer 14 using a conventional sputtering method.

Jedoch stellt die Fertigung von zusätzlichen Wolframleit­ kontakten in Kontaktöffnungen für Halbleiterkomponenten ei­ ne Zunahme der Gesamtherstellungskosten dar. Weiterhin ist die Verwendung eines Wolframleitkontakts nachteilig, da er eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, die nur ca. einem Drittel von der des Aluminiums entspricht. Somit wurden An­ strengungen im Hinblick auf das Entwickeln von Verfahrens­ techniken unter Verwendung von CVD-Verfahren zur Abschei­ dung von Aluminium unternommen, welche für Halbleiterbau­ teile geeignet sind, die eine Fertigungsauflösung auf dem Niveau von 0,25 µm und weniger zeigen.However, the manufacture of additional tungsten lead represents contacts in contact openings for semiconductor components ei ne increase in total manufacturing costs the use of a tungsten guide disadvantageous because it has an electrical conductivity that is only approx One third of that of aluminum. Thus, An efforts to develop procedures techniques using CVD methods for separation aluminum, which is used for semiconductor construction parts are suitable that a production resolution on the Show level of 0.25 µm and less.

Wenn beim Abscheiden von Aluminiumschichten ein CVD-Verfah­ ren angewendet wird, werden typischerweise Triisobutylalu­ minium (TIBA) oder Dimethylaluminiumhydrid (DMAH) als die Vorläufer verwendet. TIBA ist schwierig zu verwenden, da es aufgrund seines geringeren Verdampfungsdruckes eine relativ hohe Temperatur (ca. 160 bis 170°C) benötigt, um zu verdampfen. DMAH andererseits bewirkt ebenfalls, obwohl es aufgrund seines inhärent höheren Verdampfungsdruckes rela­ tiv leichter zu verdampfen ist, daß die abgeschiedene Alu­ miniumschicht kohlenstoffhaltige Verunreinigungen aufweist, welche die elektrische Leitfähigkeit der abgeschiedenen Aluminiumschicht vermindern. Das liegt daran, daß DMAH in seiner Molekülstruktur eine starke kovalente Kohlenstoff- Aluminium-Bindung aufweist.If a CVD process is used when depositing aluminum layers Ren is typically used triisobutylalu minium (TIBA) or dimethyl aluminum hydride (DMAH) as the Precursor used. TIBA is difficult to use as it is due to its lower evaporation pressure a relative high temperature (approx. 160 to 170 ° C) is required to evaporate.  DMAH, on the other hand, also does, though due to its inherently higher evaporation pressure rela It is easier to evaporate that the separated aluminum minium layer has carbon-containing impurities, which is the electrical conductivity of the deposited Reduce the aluminum layer. This is because DMAH in its molecular structure has a strong covalent carbon Has aluminum binding.

Gladfelter und M. G. Simmonds von der Universität von Minne­ sota schlugen ein Verfahren zum Abscheiden von Aluminium unter Verwendung eines CVD-Verfahrens vor, wobei eine Dime­ thylethylaminalan(DMEAA)-Verbindung als der Vorläufer ver­ wendet wurde. Da DMEAA, wie in Fig. 3 gezeigt ist, zwischen dem Stickstoff- und dem Aluminiumatom eine koordinative ko­ valent Bindung aufweist, was eine Bindungsenergielücke kennzeichnet, die kleiner ist als bei herkömmlichen kova­ lenten Bindungen, ist seine Verdampfungstemperatur bei ca. 90°C relativ geringer. Die resultierende Aluminiumabschei­ dungsschicht würde so eine viel geringere Konzentration an Verunreinigungen aufweisen. Auf der Grundlage dieser her­ vorragenden Ergebnisse schlug der gegenwärtige Erfinder in SSDM, S. 634, 1994 wie auch in VMIC, S. 362, 1994 ein DMEAA-verwandtes Fertigungsverfahren für Halbleiterbauteile vor. Die Selektivitätseigenschaften bezüglich verschiedener Substratmaterialien wurden jedoch in diesen Veröffentli­ chungen nicht untersucht.Gladfelter and MG Simmonds of the University of Minnesota proposed a method of depositing aluminum using a CVD method using a dimethyl ethyl aminalane (DMEAA) compound as the precursor. Since DMEAA, as shown in Fig. 3, has a coordinative ko valent bond between the nitrogen and the aluminum atom, which characterizes a binding energy gap that is smaller than in conventional covalent bonds, its evaporation temperature at 90 ° C is relative less. The resulting aluminum deposition layer would thus have a much lower concentration of contaminants. Based on these excellent results, the present inventor proposed in SSDM , p. 634, 1994 as well as in VMIC , p. 362, 1994 a DMEAA-related manufacturing process for semiconductor devices. However, the selectivity properties with respect to various substrate materials have not been examined in these publications.

In JP-A-05-209271 wird eine thermische Vorbehandlung bei 300 bis 1000°C offenbart, um bei einer selektiven Ab­ scheidung eines Al-Leitkontaktes auf einem Si/SiO₂-Substrat mittels CVD den Temperaturbereich auf 150-300°C zu erwei­ tern. Als Vorläufer wurde DMAH verwendet.In JP-A-05-209271 a thermal pretreatment at 300 to 1000 ° C is disclosed in order to expand the temperature range to 150-300 ° C in a selective deposition of an Al conductive contact on an Si / SiO ₂ substrate by means of CVD tern. DMAH was used as a precursor.

EP 0 417 997 A1 offenbart ein Verfahren zur selektiven Abscheidung eines Si-haltigen Al-Leitkontaktes mittels eines CVD-Verfahrens aus einem Organoaluminiumvorläufer (TIBA, TMA, TEA, DMAH, MMAH₂).EP 0 417 997 A1 discloses a method for the selective deposition of a Si-containing Al conductive contact by means of a CVD method from an organoaluminum precursor (TIBA, TMA, TEA, DMAH, MMAH ₂ ).

In JP-A-08064538 wird auf einem Si-Substrat eine SiO₂-Schicht mit einem Leitkontaktloch ausgebildet. Es wird dann mittels einer bei reduziertem Druck arbeitenden MOCVD- Vorrichtung unter Verwendung von DMAH selektiv eine Al- Schicht auf die am Boden des Leitkontaktlochs freiliegende Oberfläche des Si-Substrats aufgewachsen.In JP-A-08064538, an SiO ₂ layer with a conductive contact hole is formed on an Si substrate. An Al layer is then selectively grown on the surface of the Si substrate exposed at the bottom of the conductive contact hole by means of a MOCVD device operating at reduced pressure using DMAH.

In Matsumiya et al., Jpn. J. Appl. Phys., Band 34 (1995), L17 bis L19, werden zwei neue Techniken für eine chemische Abscheidung aus der Gasphase (CVD) von A1 für ein direktes Wachstum auf SiO₂ und für ein Wachstum mit hoher Geschwindigkeit aufgezeigt. Das direkte Wachstum auf SiO₂ wurde unter Verwendung von DMEAA (Dimethylethylaminalan) als einem Vorläufer erreicht.In Matsumiya et al., Jpn. J. Appl. Phys., Vol. 34 ( 1995 ), L17 to L19, two new techniques for chemical vapor deposition (CVD) of A1 for direct growth on SiO ₂ and for high-speed growth are shown. Direct growth on SiO ₂ was achieved using DMEAA (dimethylethylaminalane) as a precursor.

In Mater. Res. Soc. Symp. Proc., Band 334 (1994), Sei­ ten 273-282, wurde DMEAA (Dimethylethylaminalan) als ein Vorläufer zur Durchführung eines CVD-Verfahrens verwendet, um eine Aluminiumschicht auf Wafern auszubilden, die alter­ nierende Au- und SiO₂-Streifen in variierenden Breiten auf­ weisen. Für eine ausgezeichnete Abscheidungsselektivität wurde die Substrattemperatur so reguliert, daß sie 200°C nicht übersteigt. Bei einer Temperatur von 100°C wurde Al nur auf den Goldoberflächen und nicht auf den SiO₂-Oberflä­ chen abgeschieden. Zusätzlich wurde das Si(100)-Substrat zuerst mit einer Säurelösung gereinigt und dann mittels IN/Ozon behandelt, indem die Siliciumoberfläche unter einer Sauerstoffatmosphäre während mindestens 10 min einer UV- Strahlung (184,9 nm) ausgesetzt wurde. Dieses Reinigungs­ verfahren erzeugte eine dünne hydratisierte Schicht aus SiO₂ auf der Si(100)-Oberfläche. Beim Überleiten von DMEAA über die SiO₂-Oberfläche wurde es als intaktes Molekül schwach adsorbiert und stärker nach einer Reaktion mit oberflächengebundenem Hydroxyl in der Form von Wasser oder Silanolen.In mater. Res. Soc. Symp. Proc., Vol. 334 ( 1994 ), p. 273-282 , DMEAA (dimethylethylaminalane) was used as a precursor to performing a CVD process to form an aluminum layer on wafers that alternate Au and SiO ₂ stripes in varying widths. For excellent deposition selectivity, the substrate temperature was regulated so that it did not exceed 200 ° C. At a temperature of 100 ° C, Al was deposited only on the gold surfaces and not on the SiO ₂ surfaces. In addition, the Si ( 100 ) substrate was first cleaned with an acid solution and then treated with IN / ozone by exposing the silicon surface to UV radiation (184.9 nm) under an oxygen atmosphere for at least 10 minutes. This cleaning process created a thin hydrated layer of SiO ₂ on the Si ( 100 ) surface. When DMEAA was passed over the SiO ₂ surface, it was weakly adsorbed as an intact molecule and more strongly after a reaction with surface-bound hydroxyl in the form of water or silanols.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Daher ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Fertigung einer Schaltverbindung in einem Halbleiter-IC- Bauteil zur Verfügung zu stellen, welches zu einer kontinu­ ierlichen, zuverlässigen elektrischen Verbindung führt.It is therefore the object of the invention to provide a method for Fabrication of a circuit connection in a semiconductor IC To provide component that leads to a continuous petite, reliable electrical connection.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.This problem is solved by the features of Claim 1.

Die Erfindung stellt ein verbessertes Verfahren der Ferti­ gung eines Aluminiumleitkontakts in einem selektiven CVD- Verfahren zur Verfügung, welches die folgenden Schritte um­ faßt. Zuerst wird in einem Substrat, welches auf seiner Oberfläche eine Isolationsschicht aufweist, eine Halblei­ terkomponente gebildet. Die Isolationsschicht weist eine Kontaktöffnung auf, die einen leitenden Bereich der Halb­ leiterkomponente freilegt. Dann wird eine thermische Vaku­ umglühbehandlung mit dem Bauteilsubstrat durchgeführt. Di­ methylethylaminalan (DMEAA) wird als ein Vorläufer verwen­ det, um eine Aluminiumschicht in einem CVD-Verfahren, das bei einer Substrattemperatur von nicht mehr als 250°C durchgeführt wird, auf der Oberfläche des Substrates abzu­ scheiden, um in der Kontaktöffnung einen Aluminiumleitkon­ takt zu fertigen. Der Aluminiumleitkontakt wird selektiv auf der Oberfläche des freigelegten leitenden Bereichs in der Kontaktöffnung abgeschieden, während er auf der Ober­ fläche der Isolationsschicht im wesentlichen nicht abge­ schieden wird.The invention provides an improved method of ferti aluminum lead contact in a selective CVD Procedure is available which involves the following steps sums up. First, in a substrate that is on its Surface has an insulation layer, a semi-lead formed component. The insulation layer has one Contact opening on that is a conductive area of the half conductor component exposed. Then a thermal vacuum Umglüh treatment carried out with the component substrate. Tue methylethylaminalan (DMEAA) is used as a precursor det to an aluminum layer in a CVD process that at a substrate temperature of not more than 250 ° C is carried out on the surface of the substrate cut to an aluminum guide con in the contact opening clock to manufacture. The aluminum lead contact becomes selective on the surface of the exposed conductive area in the contact hole deposited while on the top Surface of the insulation layer essentially not abge will be divorced.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aufgrund der folgenden detaillierten Beschrei­ bung der bevorzugten aber nicht beschränkenden Ausführungs­ form. Die Beschreibung erfolgt mit Bezug auf die begleiten­ de Zeichnung, in welcher:Further advantages and features of the present invention result from the following detailed description Exercise of preferred but not restrictive execution form. The description is made with reference to the accompanying de drawing, in which:

Fig. 1 schematisch einen Querschnitt einer Metallisie­ rungsschaltverbindung zeigt, welche gefertigt wurde, indem ein herkömmliches Aluminium-Sputter- Abscheidungsverfahren verwendet wurde; Fig. 1 schematically shows a cross section of a metallization circuit connection made using a conventional aluminum sputter deposition process;

Fig. 2 schematisch einen Querschnitt einer Metallisie­ rungsschaltverbindung zeigt, welche gefertigt wurde, indem ein herkömmliches selektives CVD-Ver­ fahren zur Abscheidung eines Wolframleitkontakts verwendet wurde; Fig. 2 shows schematically a cross section of a metallization circuit connection which was manufactured by using a conventional selective CVD method for depositing a tungsten lead contact;

Fig. 3 die Molekülstruktur des Vorläufers DMEAA zeigt, welcher bei einem Fertigungsverfahren gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird; Figure 3 shows the molecular structure of the DMEAA precursor used in a manufacturing process according to a preferred embodiment of the invention;

Fig. 4 die Wachstumsgeschwindigkeit der Aluminiumschicht während des Abscheidungsverfahrens zeigt, welche als eine Funktion der Substrattemperatur graphisch dargestellt ist; Figure 4 shows the growth rate of the aluminum layer during the deposition process, which is plotted as a function of substrate temperature;

Fig. 5 die Reinheit der unter Verwendung eines CVD-Verfah­ rens gebildeten Aluminiumschicht zeigt, wie sie un­ ter Verwendung eines Auger-Elektronenspektroskopie­ verfahrens bestimmt wurde; Fig. 5 shows the purity of the aluminum layer Rens formed using a CVD procedural, such as an Auger electron spectroscopy method was determined un ter use;

Fig. 6 graphische Darstellungen der Abscheidungsselektivi­ tät für Aluminium zeigt, das auf verschiedenen Materialien bei verschiedenen Temperaturen unter Ver­ wendung eines CVD-Verfahrens abgeschieden wurde; Figure 6 shows plots of deposition selectivity for aluminum deposited on different materials at different temperatures using a CVD process;

Fig. 7 einen Vergleich der Abscheidungsselektivität vor und nach einer thermischen Glühbehandlung für Alu­ minium zeigt, das auf verschiedenen Materialien bei verschiedenen Temperaturen unter Verwendung eines CVD-Verfahrens abgeschieden wurde; und Figure 7 shows a comparison of deposition selectivity before and after a thermal anneal for aluminum deposited on different materials at different temperatures using a CVD process; and

Fig. 8 schematisch einen Querschnitt eines Aluminiumleit­ kontakts zeigt, der gemäß einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform der Erfindung gefertigt wurde. Fig. 8 shows schematically a cross section of an aluminum conductive contact, which was manufactured according to a preferred embodiment of the invention.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT

Ein bevorzugtes Verfahren zur Fertigung von Aluminiumleit­ kontakten zur Metallisierung von Halbleiterbauteilen in se­ lektiven CVD-Verfahren wird mit Bezug auf Fig. 8 der Zeich­ nung beschrieben.A preferred method for producing aluminum conductive contacts for the metallization of semiconductor components in selective CVD methods is described with reference to FIG. 8 of the drawing.

Zuerst wird ein Substrat 20 als die Grundlage zur Fertigung von Halbleiterkomponenten für ein IC-Bauteil zur Verfügung gestellt. Zu Zwecken der Klarheit wird nur ein Teil des leitenden Bereichs 22, wie z. B. eine Metall- oder eine Si­ licidschicht der beispielhaften Halbleiterkomponente, sche­ matisch gezeigt. Eine Isolationsschicht 24, wie z. B. eine thermische Oxidschicht oder eine Borphosphorsilicat­ glas(BPSG)-Schicht, wird auf der Oberfläche des Substrats 20 gebildet. Photolithographie- und Ätzverfahren werden dann angewendet, um eine Kontaktöffnung 26 in der Isolati­ onsschicht 24 zu bilden, wobei der leitende Bereich 22 der Halbleiterkomponente, welche gefertigt wird, freigelegt wird.First, a substrate 20 is provided as the basis for manufacturing semiconductor components for an IC device. For the sake of clarity, only a portion of the conductive region 22 , such as e.g. B. a metal or a Si licidschicht the exemplary semiconductor component, cal matically shown. An insulation layer 24 , such as. B. a thermal oxide layer or a borophosphosilicate glass (BPSG) layer is formed on the surface of the substrate 20 . Photolithography and etching processes are then used to form a contact opening 26 in the isolation layer 24, exposing the conductive region 22 of the semiconductor component being fabricated.

Dann wird mit dem Bauteilwafer in diesem Stadium eine ther­ mische Vakuumglühbehandlung durchgeführt, indem der Wafer für ca. 30 Minuten auf eine Temperatur von ca. 450°C erwärmt wird. Danach wird DMEAA als ein Vorläufer verwendet, um ein CVD-Verfahren durchzuführen, um eine Aluminium­ schicht 28 abzuscheiden. Die Substrattemperatur wird so ge­ steuert, daß sie nicht höher als 250°C ist, um eine ausge­ zeichnete Abscheidungsselektivität zu erreichen. In anderen Worten kann Aluminium unter den oben beschriebenen Bedin­ gungen mit hoher Selektivität, nur auf dem leitenden Be­ reich 22 innerhalb der Kontaktöffnung 26 und nicht auf der Oberfläche der Isolationsschicht 24 abgeschieden werden. So wird ein Aluminiumleitkontakt 28 gebildet, welcher eine strukturelle Konfiguration wie jener aufweist, der schema­ tisch in Fig. 8 dargestellt ist. Dann kann ein herkömmli­ ches Sputterverfahren folgen, um die Schaltverbindungen über der Isolationsschicht 24 zu bilden. Da die Erfindung nicht auf diese Phase der Fertigung gerichtet ist, werden die nachfolgenden Schritte hierin nicht ausgeführt.A thermal vacuum annealing treatment is then carried out with the component wafer at this stage by heating the wafer to a temperature of about 450 ° C. for about 30 minutes. Thereafter, DMEAA is used as a precursor to perform a CVD process to deposit an aluminum layer 28 . The substrate temperature is controlled so that it is not higher than 250 ° C to achieve excellent deposition selectivity. In other words, under the conditions described above, aluminum can be deposited with high selectivity, only on the conductive region 22 within the contact opening 26 and not on the surface of the insulation layer 24 . Thus, an aluminum conductive contact 28 is formed, which has a structural configuration like that shown schematically in FIG. 8. A conventional sputtering process can then follow to form the circuit connections over the insulation layer 24 . Because the invention is not directed to this stage of manufacture, the subsequent steps are not performed herein.

Da das Verfahren der Erfindung zur Fertigung von Aluminium­ leitkontakten in einem selektiven CVD-Abscheidungsverfahren DMEAA als einen Vorläufer benutzt, sind somit leichter zu steuernde Fertigungsbedingungen zur Bildung der Aluminium­ abscheidung verfügbar. Dieses beruht - wie oben erwähnt - darauf, daß DMEAA eine koordinative kovalente Bindung zwi­ schen dem Stickstoff- und dem Aluminiumatom aufweist, wel­ che sich durch eine Bindungsenergielücke auszeichnet, die kleiner ist als bei herkömmlichen kovalenten Bindungen. Die kleinere Bindungsenergielücke führt zu einem höheren Ver­ dampfungsdruck, so daß seine Verdampfungstemperatur bei ca. 90°C relativ niedrig liegt. Die resultierenden Aluminium­ leitkontakte weisen einen niedrigen Grad an Verunreinigun­ gen auf und zeichnen sich durch elektrische Widerstandsei­ genschaften aus, die vergleichbar sind mit Aluminiumab­ scheidungen, welche durch herkömmliche Sputterverfahren ge­ bildet wurden.Since the method of the invention for the production of aluminum Master contacts in a selective CVD deposition process Using DMEAA as a precursor is therefore easier too controlling manufacturing conditions for the formation of aluminum separation available. As mentioned above, this is based on that DMEAA has a coordinative covalent bond between between the nitrogen and aluminum atoms, wel is characterized by a binding energy gap that is smaller than with conventional covalent bonds. The smaller binding energy gap leads to a higher Ver vaporization pressure, so that its vaporization temperature at approx. 90 ° C is relatively low. The resulting aluminum Lead contacts have a low level of contamination gen and are characterized by electrical resistance properties that are comparable to aluminum ab divorces caused by conventional sputtering were formed.

Die thermische Vakuumglühbehandlung, welche vor der Durch­ führung des CVD-Verfahrens zur Abscheidung des Aluminiums durchgeführt wird, dient dazu, die Abscheidungsselektivität zwischen der Isolationsschicht und der Leitungsschicht auf der Oberfläche des Substrates deutlich zu verbessern. Auf­ grund dieser hervorragenden Selektivität ist das Verfahren der Erfindung zur Fertigung von Leitkontakten wie z. B. Alu­ miniumleitkontakten und insbesondere für Fertigungsverfah­ ren von integrierten Schaltkreisbauteilen geeignet, die ei­ nen hohen Integrationsgrad benötigen. Um die Überlegenheit des Verfahrens der Erfindung zu demonstrieren, wurden meh­ rere Tests und entsprechende Analysen durchgeführt, welche die folgenden Ergebnisse zeigten.The thermal vacuum annealing treatment which takes place before the through Management of the CVD process for the deposition of aluminum  is used, the deposition selectivity between the insulation layer and the conduction layer to improve the surface of the substrate significantly. On The process is due to this excellent selectivity the invention for the production of lead contacts such. B. Alu miniature contacts and especially for manufacturing processes Ren of integrated circuit components suitable, the egg need a high degree of integration. For superiority to demonstrate the method of the invention, meh Other tests and corresponding analyzes carried out which showed the following results.

In dem ersten Test wurde ein CVD-Verfahren zur Abscheidung von Aluminium durchgeführt, wobei DMEAA als der Vorläufer verwendet wurde. In Fig. 4 ist die Wachstumsgeschwindigkeit der Aluminiumschicht als eine Funktion der Substrattempera­ tur während des Abscheidungsvorgangs gezeigt. Das Aluminium wurde in zwei CVD-Verfahren unter Verwendung von DMEAA als Vorläufer bei entsprechenden Verfahrensdrucken von 100 und 200 mTorr abgeschieden. Die in Fig. 4 gesammelten und dar­ gestellten Daten zeigen, daß die Verhältnisse von Wachs­ tumsgeschwindigkeit/Substrattemperatur bei den zwei ausge­ wählten Drucken im wesentlichen dieselben waren, wobei die Wachstumsgeschwindigkeit im allgemeinen wuchs, wenn die Substrattemperatur anstieg. Rechenergebnisse zeigen, daß die Aktivierungsenergie der Oberflächenreaktion bei ca. 0,75 eV liegt, was vergleichbar ist mit der Bindungsenergie der Aluminium- und Stickstoffatome in dem Molekül. Dieses zeigt, daß das Aufbrechen der Aluminium-Stickstoff-Bindung der Schlüsselschritt für eine selektive Aluminiumabschei­ dung unter Verwendung des CVD-Verfahrens mit DMEAA als dem Vorläufer ist. DMEAA ist für diese selektive Aluminiumab­ scheidung besser geeignet als herkömmliche Vorläufer, da es eine kleinere kovalente Bindungsenergie aufweist.In the first test, a CVD process for aluminum deposition was performed using DMEAA as the precursor. In FIG. 4, the growth rate of the aluminum layer is shown as a function of substrate Tempera ture during the deposition process. The aluminum was deposited in two CVD processes using DMEAA as a precursor at corresponding process pressures of 100 and 200 mTorr. The data collected and presented in Figure 4 shows that the growth rate / substrate temperature ratios were substantially the same for the two selected pressures, with the growth rate generally increasing as the substrate temperature increased. Calculation results show that the activation energy of the surface reaction is approx. 0.75 eV, which is comparable to the binding energy of the aluminum and nitrogen atoms in the molecule. This shows that breaking the aluminum-nitrogen bond is the key step for selective aluminum deposition using the CVD method with DMEAA as the precursor. DMEAA is more suitable for this selective aluminum deposition than conventional precursors because it has a lower covalent binding energy.

In einem anderen Test war eine Aluminiumschicht, welche un­ ter Verwendung des oben erwähnten CVD-Verfahrens abgeschieden wurde, der Gegenstand einer Auger-Elektronenspektrosko­ pie, was zu den entsprechenden Analysedaten führte, die in Fig. 5 gezeigt sind. Im wesentlichen stellt Fig. 5 Daten dar, welche die Reinheit der durch die CVD-Verfahren der Erfindung gebildeten Aluminiumschicht zeigen, wie sie bei der Auger-Elektronenspektroskopie erhalten wurden. Die Auger-Daten zeigen, daß das abgeschiedene Aluminium einen sehr hohen Reinheitsgrad aufweist, mit seltenen Kohlen­ stoff- oder Sauerstoffatomverunreinigungen, die in der ab­ geschiedenen Schicht kaum vorhanden sind. Eine Analyse des Probestückes zeigt, daß die Schicht einen Widerstand von ca. 3.0 µΩ/cm aufweist, was vergleichbar ist zu dem, der bei Schichten gefunden wird, die unter Verwendung der her­ kömmlichen Sputterabscheidungsverfahren gebildet wurden.In another test, an aluminum layer deposited using the above-mentioned CVD method was subjected to Auger electron spectroscopy, resulting in the corresponding analysis data shown in FIG. 5. In essence, Fig. 5 shows data showing the purity of the aluminum layer formed by the CVD methods of the invention as obtained in Auger electron spectroscopy. The Auger data show that the deposited aluminum has a very high degree of purity, with rare carbon or oxygen atom impurities, which are hardly present in the deposited layer. Analysis of the specimen shows that the layer has a resistance of approximately 3.0 μΩ / cm, which is comparable to that found in layers which were formed using the conventional sputter deposition method.

Ein dritter Test auf die Aluminiumabscheidungsselektivität wurde für das Verfahren der Erfindung durchgeführt. Für diesen Test wurde Aluminium auf der Oberfläche einer Lei­ tungsschicht wie auch auf Isolationsschichten aus einer Vielzahl von verschiedenen Materialien bei verschiedenen Verfahrenstemperaturen abgeschieden. Fig. 6 zeigt die Alu­ miniumabscheidungsselektivität, die für diesen Test aufge­ zeichnet wurde. Wie in der Zeichnung gezeigt wurden Alumi­ niumpartikel gemessen, wie sie auf der Oberfläche von vier Isolationsschichten abgeschieden wurden, die aus verschie­ denen Materialien zusammengesetzt waren, einschließlich thermischem Oxid (Th-OX), Tetraethoxysilan (TEOS), Borphos­ phorsilicatglas (BPSG) und Oxid, das durch ein plasmaver­ stärktes CVD-Verfahren gebildet wurde (PEOX). Im Grunde verschlechterte sich die Abscheidungsselektivität wenn die Abscheidungstemperatur anstieg. In anderen Worten wurden Aluminiumpartikel bei hohen Verfahrenstemperaturen leicht auf den Oberflächen sowohl der Leitungs- als auch der Iso­ lationsschichten abgeschieden, während, wenn die Verfah­ renstemperatur auf einem niedrigeren Niveau gehalten wurde, dieselben Isolationsschichten deutlich weniger Aluminium­ partikel aufnahmen als es die Leitungsschicht tat. A third test for aluminum deposition selectivity was carried out for the method of the invention. For this test, aluminum was deposited on the surface of a line layer as well as on insulation layers made of a variety of different materials at different process temperatures. Fig. 6 shows the aluminum deposition selectivity that was recorded for this test. As shown in the drawing, aluminum particles were measured as deposited on the surface of four insulation layers composed of various materials including thermal oxide (Th-OX), tetraethoxysilane (TEOS), borophosphorus silicate glass (BPSG) and oxide , which was formed by a plasma-enhanced CVD process (PEOX). Basically, the selectivity of deposition deteriorated as the deposition temperature rose. In other words, aluminum particles were easily deposited on the surfaces of both the line and insulation layers at high process temperatures, while when the process temperature was kept at a lower level, the same insulation layers picked up significantly less aluminum particles than the line layer did.

Ein vierter Test wurde durchgeführt, bei welchem eine zu­ sätzliche thermische Vakuumglühbehandlung durchgeführt wurde; der Rest des Tests wurde gemäß dem oben beschriebe­ nen dritten Testverfahren durchgeführt. Die thermische Va­ kuumglühbehandlung wurde bei einer Temperatur von ca. 450°C durchgeführt und wurde für ca. 30 Minuten aufrechterhalten. Die Testergebnisse sind in Fig. 7 dargestellt, welche die Verbesserung der Aluminiumabscheidungsselektivität vor und nach der thermischen Vakuumglühbehandlung zeigt, wenn das Aluminium auf verschiedenen Materialien unter Verwendung des CVD-Verfahrens abgeschieden wird. Wie in der graphi­ schen Darstellung deutlich gezeigt ist, verbesserte sich die Aluminiumabscheidungsselektivität (Abscheidung auf der Leitungsschicht und nicht auf der Isolationsschicht) für das CVD-Verfahren, wenn zuerst eine thermische Vakuumglüh­ behandlung durchgeführt wurde. Insbesondere wurde gezeigt, daß die Selektivität bei der Th-OX-Isolationsschicht am besten war, gefolgt von der BPSG-Schicht und dann von der PEOX-Schicht. Diese Selektivitätsreihenfolge könnte auf der Tatsache beruhen, daß PEOX ein Material ist, welches mehr Wassermoleküle absorbiert als Th-OX. Daher gäbe es weniger -OH-Bindungen in dem Th-OX-Material als in dem PEOX-Mate­ rial. Wenn die thermische Vakuumglühbehandlung vor der Ab­ scheidung durchgeführt wird, wird Wasser entfernt. Daher werden, während sich die Aluminiumpartikel gleichmäßig auf der Oberfläche der Leitungsschichten abscheiden, weniger Aluminiumpartikel auf der Oberfläche der PEOX-Isolations­ schichten und noch weniger auf den Th-OX-Schichten abge­ schieden.A fourth test was carried out in which an additional thermal vacuum annealing treatment was carried out; the rest of the test was performed according to the third test procedure described above. The thermal vacuum annealing treatment was carried out at a temperature of about 450 ° C and was maintained for about 30 minutes. The test results are shown in Fig. 7, which shows the improvement in aluminum deposition selectivity before and after the thermal vacuum annealing treatment when the aluminum is deposited on various materials using the CVD method. As clearly shown in the graph, the aluminum deposition selectivity (deposition on the line layer and not on the insulation layer) for the CVD process improved when a thermal vacuum annealing treatment was first performed. In particular, it was shown that the selectivity was best with the Th-OX insulation layer, followed by the BPSG layer and then the PEOX layer. This order of selectivity could be due to the fact that PEOX is a material that absorbs more water molecules than Th-OX. Therefore, there would be fewer -OH bonds in the Th-OX material than in the PEOX material. If the thermal vacuum annealing treatment is carried out before the deposition, water is removed. Therefore, while the aluminum particles are deposited evenly on the surface of the conductor layers, fewer aluminum particles are deposited on the surface of the PEOX insulation layers and even less on the Th-OX layers.

Claims (6)

1. Verfahren zur Fertigung eines Aluminiumleitkontakts, welches die folgenden Schritte umfaßt:
Bilden einer Kontaktöffnung in einer Isolationsschicht auf einem Substrat, um einen leitenden Bereich in dem Substrat freizulegen;
Durchführen einer thermischen Vakuumglühbehandlung mit dem Substrat; und
Durchführen eines chemischen Dampfabscheidungsverfah­ rens bei einer Substrattemperatur, die 250°C nicht überschreitet, wobei Dimethylethylaminalan als ein Vor­ läufer verwendet wird, um eine Aluminiumschicht auf dem freigelegten leitenden Bereich in der Kontaktöffnung abzuscheiden.1. A method for producing an aluminum conductive contact, which comprises the following steps:
Forming a contact opening in an insulation layer on a substrate to expose a conductive region in the substrate;
Performing a thermal vacuum anneal treatment on the substrate; and
Performing a chemical vapor deposition process at a substrate temperature not exceeding 250 ° C using dimethylethylaminalane as a precursor to deposit an aluminum layer on the exposed conductive area in the contact opening. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Vakuumglühbehandlung bei einer Tempera­ tur von ca. 450°C und ca. 30 Minuten lang durchgeführt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that thermal vacuum annealing at a tempera 450 ° C for about 30 minutes becomes. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Isolationsschicht eine thermische Oxid­ schicht ist.3. The method according to claim 1 or 2, characterized net that the insulation layer is a thermal oxide layer is. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Isolationsschicht eine Borphosphorsilicat­ glasschicht ist.4. The method according to claim 1 or 2, characterized net that the insulation layer is a borophosphosilicate layer of glass. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Isolationsschicht eine durch plasmaverstärkte chemische Dampfabscheidung erhaltene Oxid­ schicht ist.5. The method according to claim 1 or 2, characterized in net that the insulation layer is a plasma-enhanced  chemical vapor deposition obtained oxide layer is. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Aluminiumschicht selektiv auf der Oberfläche des freigelegten leitenden Bereichs abge­ schieden wird, während sie nicht auf der Oberfläche der Isolationsschicht abgeschieden wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized ge indicates that the aluminum layer is selectively on the Surface of the exposed conductive area abge is divorced while not on the surface of the Isolation layer is deposited.