JPH06163708A - Depositing method for metal film - Google Patents
Depositing method for metal filmInfo
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- JPH06163708A JPH06163708A JP31740192A JP31740192A JPH06163708A JP H06163708 A JPH06163708 A JP H06163708A JP 31740192 A JP31740192 A JP 31740192A JP 31740192 A JP31740192 A JP 31740192A JP H06163708 A JPH06163708 A JP H06163708A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置内において
配線として使用する金属膜の堆積方法に関するものであ
り、特に、微細化が進んだ場合にも高い信頼性と低い抵
抗をもつＡｌ層もしくはＡｌ合金層の堆積方法に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for depositing a metal film used as wiring in a semiconductor device, and particularly to an Al layer or a layer having high reliability and low resistance even when miniaturization progresses. The present invention relates to a method for depositing an Al alloy layer.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、有機Ａｌ化合物ガスを原料とする
ＣＶＤによってＡｌもしくはＡｌ合金を堆積する場合、
平滑な膜を得るために、ＴｉＣｌ4 等を用いて基板の前
処理を行ったり、ＴｉＮ膜を下地として形成した後に大
気にさらすことなくＡｌを堆積することが行われていた
（文献「June 11-12, 1991 VMIC Conference TH-0359-0
/91/0000-0089 $01.00 C 1991 IEEE, PP 89-95」参
照）。2. Description of the Related Art Conventionally, when Al or Al alloy is deposited by CVD using an organic Al compound gas as a raw material,
In order to obtain a smooth film, the substrate has been pretreated with TiCl 4 or the like, or Al has been deposited without exposing it to the air after forming a TiN film as a base (Reference “June 11 -12, 1991 VMIC Conference TH-0359-0
/ 91 / 0000-0089 $ 01.00 C 1991 IEEE, PP 89-95 ").
【０００３】図２に、下地用のＴｉＮ膜を形成する場合
について具体的に説明する。図２（ａ）は、ヴィア孔形
成後を示す。Ｓｉ基板２上に下地絶縁膜４とパターンニ
ングされた下層金属配線６とが形成され、これらを覆う
ように層間絶縁膜８が形成されている。層間絶縁膜８に
はヴィア孔８ａが形成されている。図２（ｂ）の工程で
は、スパッタによってＴｉＮの薄膜層１０を形成する。
図２（ｃ）の工程では、薄膜層１０上及びヴィア孔８内
にＣＶＤ−Ａｌ層１２を成長させる。The case of forming a TiN film for a base layer will be specifically described with reference to FIG. FIG. 2A shows the state after the via hole formation. A base insulating film 4 and a patterned lower metal wiring 6 are formed on a Si substrate 2, and an interlayer insulating film 8 is formed so as to cover them. Via holes 8 a are formed in the interlayer insulating film 8. In the step of FIG. 2B, the TiN thin film layer 10 is formed by sputtering.
In the step of FIG. 2C, the CVD-Al layer 12 is grown on the thin film layer 10 and in the via hole 8.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、ＴｉＣｌ4 等
によって基板表面の前処理を行う方法では十分に平坦な
膜を得ることはできなかった。また、下地としてＴｉＮ
膜を用いる方法では、付随するヴィア孔内にも均一な成
膜を行うためにＴｉＮ膜を例えば１００ｎｍ以上に厚く
する必要があり、実効的な配線抵抗の増大を招くという
問題があった。しかもこの方法では、ＴｉＮスパッタと
Ａｌ−ＣＶＤとを同一真空中で行う特殊な装置を必要と
する。However, a sufficiently flat film could not be obtained by the method of pretreating the substrate surface with TiCl 4 or the like. Also, TiN as a base
In the method using a film, the TiN film needs to be thicker, for example, 100 nm or more in order to form a uniform film in the associated via hole, and there is a problem in that the effective wiring resistance is increased. Moreover, this method requires a special apparatus for performing TiN sputtering and Al-CVD in the same vacuum.
【０００５】そこで、本発明は、従来の金属膜の堆積方
法の欠点を解消することを目的とし、平坦で、かつ、配
線抵抗が低い金属膜を簡易に堆積し得る方法を提供する
ことを目的とする。Therefore, the present invention aims to solve the drawbacks of the conventional metal film deposition methods, and to provide a method capable of easily depositing a flat metal film having a low wiring resistance. And
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る金属膜の堆積方法は、（ａ）金属アル
コキシド及びキレートの少なくとも一方を含む溶液を表
面上に塗布することによって、金属化合物を含む薄膜を
表面に形成する工程と、（ｂ）有機Ａｌ化合物ガスを原
料とするＣＶＤによって、表面にＡｌ及びＡｌ合金の少
なくとも一方を堆積する工程とを含むこととしている。In order to solve the above-mentioned problems, a method for depositing a metal film according to the present invention comprises: (a) applying a solution containing at least one of a metal alkoxide and a chelate onto the surface of a metal. It is supposed to include a step of forming a thin film containing a compound on the surface, and (b) a step of depositing at least one of Al and an Al alloy on the surface by CVD using an organic Al compound gas as a raw material.
【０００７】[0007]
【作用】上記した金属膜の堆積方法によれば、金属アル
コキシド及びキレートの少なくとも一方を含む溶液の塗
布することにより、金属化合物を含む薄膜を極めて薄く
かつ均一に形成することができる。したがって、Ａｌ及
びＡｌ合金の少なくとも一方をＣＶＤを用いて堆積する
ことにより、平滑で、実効的な抵抗の低い金属膜を、特
殊な装置を用いることなく形成することができる。According to the above method of depositing a metal film, a thin film containing a metal compound can be formed extremely thin and uniform by applying a solution containing at least one of a metal alkoxide and a chelate. Therefore, by depositing at least one of Al and Al alloy using CVD, it is possible to form a smooth metal film having a low effective resistance without using a special device.
【０００８】[0008]
【実施例】以下、本発明の具体的実施例について説明す
る。EXAMPLES Specific examples of the present invention will be described below.
【０００９】図１に、実施例に係る金属膜の形成方法の
具体的な工程を示す。図１（ａ）は、ヴィア孔の形成直
前の工程を示す。Ｓｉ基板５２上にＳｉＯ2 の下地絶縁
膜５４が堆積されている。下地絶縁膜５４上には、適当
にパターンニングされたＡｌの下層金属配線５６が形成
されている。下地絶縁膜５４及び下層金属配線５６を覆
うようにＳｉＯ2 の層間絶縁膜５８が堆積されている。FIG. 1 shows specific steps of the method for forming a metal film according to the embodiment. FIG. 1A shows a step immediately before the formation of via holes. A base insulating film 54 of SiO 2 is deposited on the Si substrate 52. On the underlying insulating film 54, a properly patterned lower layer metal wiring 56 of Al is formed. An interlayer insulating film 58 of SiO 2 is deposited so as to cover the base insulating film 54 and the lower layer metal wiring 56.
【００１０】図１（ｂ）は、ヴィア孔の形成工程を示
す。層間絶縁膜５８上にレジストパターンを形成た後、
ドライエッチング法を用いてヴィア孔５８ａを形成す
る。FIG. 1B shows a step of forming a via hole. After forming a resist pattern on the interlayer insulating film 58,
The via hole 58a is formed by using the dry etching method.
【００１１】図１（ｃ）は、金属化合物の薄膜の形成工
程を示す。Ｔｉアルコキシドをエトキシエタノール，イ
ソプロピルアルコールやキシレン等に溶かした溶液
（０．１〜１％）を、スピンコート方式を用いて層間絶
縁膜５８全体に亘って塗布し乾燥させる。これを大気中
に放置すると、水蒸気で加水分解・重合し、ガラス質の
薄膜層６０が形成される。Ｔｉアルコキシドとして、例
えばテトライソプロポキシチタン（Ｔｉ（ＯｉＣ
3 Ｈ7 ）4 ）、テトラプトキシチタン（Ｔｉ（ＯＣ4 Ｈ
9）4 ）等を使用することができる。得られた薄膜層６
０を３５０〜５００℃に加熱すると（酸化雰囲気中が望
ましい）、内部の有機成分が揮散して完全な金属酸化物
膜が形成される。この場合、ヴィア孔５８ａにもＴｉア
ルコキシドが塗布されているので、ヴィア孔５８ａの側
壁及び底面にも金属酸化物膜６０を形成することができ
る。金属酸化物膜６０の厚さは条件によって異なるが、
１０ｎｍ以下の極めて薄い膜を均一に形成することも可
能である。FIG. 1C shows a step of forming a thin film of a metal compound. A solution (0.1 to 1%) in which a Ti alkoxide is dissolved in ethoxyethanol, isopropyl alcohol, xylene, or the like is applied to the entire interlayer insulating film 58 using a spin coating method and dried. When this is left in the atmosphere, it is hydrolyzed and polymerized with water vapor, and a glassy thin film layer 60 is formed. Examples of the Ti alkoxide include tetraisopropoxy titanium (Ti (OiC
3 H 7 ) 4 ), tetraptoxy titanium (Ti (OC 4 H
9 ) 4 ) etc. can be used. Thin film layer 6 obtained
When 0 is heated to 350 to 500 ° C. (preferably in an oxidizing atmosphere), organic components inside are volatilized to form a complete metal oxide film. In this case, since the Ti alkoxide is also applied to the via hole 58a, the metal oxide film 60 can be formed on the side wall and the bottom surface of the via hole 58a. Although the thickness of the metal oxide film 60 varies depending on the conditions,
It is also possible to uniformly form an extremely thin film having a thickness of 10 nm or less.
【００１２】図１（ｄ）は、層間絶縁膜５８上に金属膜
を堆積させる工程を示す。有機Ａｌ化合物ガスを原料と
するＣＶＤを用いて層間絶縁膜５８上にＡｌ膜６２を堆
積させる。原料としては、ジメチルアルミニウムハイド
ライド，トリイソブチルアルミニウム，トリメチルアミ
ンアラン，ジメチルエチルアミンアラン，トリエチルア
ルミニウムとジメチルアルミニウムハイドライドとの分
子間化合物等を使用することができ、さらに水素ガスを
添加することが好ましい。この場合、ヴィア孔５８ａの
底面および側面にも導電性の薄膜層６０が存在するの
で、ヴィア孔５８ａの側壁及び底面から均一にＡｌ層が
堆積する。この結果、ヴィア孔５８ａ径の１／２以上の
膜厚の堆積を行えばヴィア孔５８ａがＡｌで埋め込まれ
るばかりでなく、ヴィア孔５８ａの存在にかかわらず一
様な厚さのＡｌ膜６２を堆積することができる。FIG. 1D shows a step of depositing a metal film on the interlayer insulating film 58. An Al film 62 is deposited on the interlayer insulating film 58 by CVD using an organic Al compound gas as a raw material. As the raw material, dimethylaluminum hydride, triisobutylaluminum, trimethylamine alane, dimethylethylamine alane, an intermolecular compound of triethylaluminum and dimethylaluminum hydride, or the like can be used, and it is preferable to add hydrogen gas. In this case, since the conductive thin film layer 60 also exists on the bottom surface and the side surface of the via hole 58a, the Al layer is uniformly deposited from the side wall and the bottom surface of the via hole 58a. As a result, not only the via hole 58a is filled with Al by depositing a film thickness of ½ or more of the diameter of the via hole 58a, but an Al film 62 having a uniform thickness is formed regardless of the existence of the via hole 58a. Can be deposited.
【００１３】以上の方法によれば、金属化合物の薄膜層
６０を、簡単な工程で、極めて薄く、かつ、均一に形成
することができる。よって、平滑で、実効的抵抗の低い
金属膜（Ａｌ膜６２）を、特殊な装置を用いることなく
薄膜層６０上に堆積することができる。殊に、ヴィア孔
５８ａの側壁からもプラグ用のＡｌ膜が堆積するので、
ヴィア孔５８ａの上側の部分を平坦に堆積することがで
きる。According to the above method, the metal compound thin film layer 60 can be formed extremely thin and uniform by a simple process. Therefore, a smooth metal film (Al film 62) having a low effective resistance can be deposited on the thin film layer 60 without using a special device. Particularly, since the Al film for the plug is deposited also from the side wall of the via hole 58a,
The upper portion of the via hole 58a can be flatly deposited.
【００１４】なおここでは、ガラス質の薄膜層６０形成
後に加熱し、完全な金属酸化物膜にしてからＣＶＤを行
なった例を示したが加熱を行わない場合にも、均一なＡ
ｌ膜を堆積させることは可能であった。ただし、再現性
よく均一なＡｌ膜を得るためには加熱が有効であった。
また、金属酸化物膜形成後にさらに、水素等の還元性雰
囲気中で例えば４００℃程度の温度で加熱処理し、Ｔｉ
の一部を還元して金属酸化物膜６０の導電性を高くする
こともできる。このことによりさらに平滑なＡｌ膜６２
を堆積することができる。Here, an example was shown in which the glass thin film layer 60 was formed and then heated to form a complete metal oxide film, and then CVD was carried out.
It was possible to deposit a 1 film. However, heating was effective for obtaining a uniform Al film with good reproducibility.
Further, after the metal oxide film is formed, heat treatment is further performed in a reducing atmosphere such as hydrogen at a temperature of about 400 ° C.
The conductivity of the metal oxide film 60 can be increased by reducing a part of the above. As a result, a smoother Al film 62 is obtained.
Can be deposited.
【００１５】以上の方法によって得られたＡｌ膜６２
は、このＡｌ膜６２上に適当なレジストパターンを形成
し、ドライエッチングを施してパターンニングする。な
お、薄膜層６０自体を予めパターンニングしておけば、
この薄膜層６０上にのみＡｌ膜６２を選択堆積させてパ
ターニングされた配線を得ることができる。このことに
より、高価な装置を必要とするＡｌ膜のドライエッチン
グを使用することなく、配線を形成することができる。
具体的には、層間絶縁膜５８の表面全体にレジスト層を
形成し、露光を行った後にレジスト層のパターンニング
を行う。次に、スピンコート方式を用い、層間絶縁膜５
８全体に亘ってＴｉアルコキシド等を塗布し、薄膜層６
０を形成する。その後、レジスト層とその上の薄膜層６
０を除去し、加熱処理を行った後、Ａｌ膜６２を選択成
長させる。Al film 62 obtained by the above method
A suitable resist pattern is formed on the Al film 62, and dry etching is performed for patterning. In addition, if the thin film layer 60 itself is patterned in advance,
The Al film 62 can be selectively deposited only on the thin film layer 60 to obtain a patterned wiring. Thus, the wiring can be formed without using the dry etching of the Al film, which requires an expensive device.
Specifically, a resist layer is formed on the entire surface of the interlayer insulating film 58, and after exposure, the resist layer is patterned. Next, using the spin coating method, the interlayer insulating film 5 is formed.
8 is coated with Ti alkoxide or the like to form a thin film layer 6
Form 0. Then, the resist layer and the thin film layer 6 formed thereon
After removing 0 and performing heat treatment, the Al film 62 is selectively grown.
【００１６】本発明は上記実施例に限定されるものでは
ない。例えばＴｉアルコキシドのかわりに、Ｔｉキレー
ト、Ｚｒアルコキシド、Ａｌアルコキシド、Ａｌキレー
ト等を用いることができる。この場合も、上記したＴｉ
アルコキシドと同様の処理を行う。Ｔｉキレートとし
て、ビスアセチルアセトナトジイソプロポキシチタン
（Ｔｉ（Ｏi Ｃ3 Ｈ7 ）2 （ＣＨ3 ＣＯＣＨＣＯＣ
Ｈ3 ）2 ）、テトラキスアセチルアセトナトチタン（Ｔ
ｉ（ＣＨ3 ＣＯＣＨＣＯＣＨ3 ）2 ）等を用いることが
できる。Ｚｒアルコキシドとして、テトラブトキシジル
コニウム（Ｚｒ（ＯＣ4 Ｈ9 ）4 ）等を用いることがで
きる。Ａｌアルコキシド、キレートとして、ビスアセチ
ルアセトナトイソプロポキシアルミニウム（Ａｌ（Ｏi
Ｃ3 Ｈ7 ）（ＣＨ3 ＣＯＣＨＣＯＣＨ3 ）2 ）等を用い
ることができる。なお、これらはいずれも粘性の高い液
体である。The present invention is not limited to the above embodiment. For example, instead of Ti alkoxide, Ti chelate, Zr alkoxide, Al alkoxide, Al chelate, or the like can be used. In this case also, the Ti
Perform the same treatment as the alkoxide. As a Ti chelate, bisacetylacetonatodiisopropoxytitanium (Ti (O i C 3 H 7 ) 2 (CH 3 COCHCOC
H 3 ) 2 ), tetrakis acetylacetonato titanium (T
i (CH 3 COCHCOCH 3) 2 ) , or the like can be used. As the Zr alkoxide, tetrabutoxy zirconium (Zr (OC 4 H 9 ) 4 ) or the like can be used. As Al alkoxide and chelate, bisacetylacetonatoisopropoxyaluminum (Al (O i
C 3 H 7) (CH 3 COCHCOCH 3) 2) , or the like can be used. All of these are highly viscous liquids.
【００１７】また、Ｗキレートの場合、メタンタングス
テン酸アンモニウム（（ＮＨ4 ）2ＷＯ4 ）の水溶液を
上記と同様に使用する。この場合、結晶核が生じやすい
ので、（ａ）水中で長く煮沸する、（ｂ）陽イオン交換
樹脂を通す、などの方法で一部或いは全部がＷＯ3 ・ｘ
Ｈ2 Ｏのコロイドを作ってやると、均質な塗布膜ができ
る。なお、金属がＴｉの場合、４００℃の水素処理では
あまり還元の効果がないが、金属がＷの場合、４００℃
の水素処理でも十分な効果がある。In the case of W chelate, an aqueous solution of ammonium methanetungstate ((NH 4 ) 2 WO 4 ) is used in the same manner as above. In this case, crystal nuclei are apt to be generated, so that part or all of WO 3 · x can be obtained by a method such as (a) boiling for a long time in water or (b) passing a cation exchange resin.
If you make a colloid of H 2 O, you can get a uniform coating film. It should be noted that when the metal is Ti, hydrogenation at 400 ° C. has little effect on reduction, but when the metal is W, it is 400 ° C.
There is a sufficient effect even in the hydrogen treatment of.
【００１８】[0018]
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る金属膜
の堆積方法によれば、金属アルコキシド及びキレートの
少なくとも一方を含む溶液の塗布することにより、金属
化合物を含む薄膜を極めて薄くかつ均一に形成すること
ができる。したがって、Ａｌ及びＡｌ合金の少なくとも
一方をＣＶＤを用いて堆積することにより、平滑で、実
効的な抵抗の低い金属膜を、特殊な装置を用いることな
く形成することができる。As described above, according to the method for depositing a metal film of the present invention, a thin film containing a metal compound is made extremely thin and uniform by applying a solution containing at least one of a metal alkoxide and a chelate. Can be formed. Therefore, by depositing at least one of Al and Al alloy using CVD, it is possible to form a smooth metal film having a low effective resistance without using a special device.
【００１９】[0019]
【図１】実施例の形成工程を示した図である。FIG. 1 is a diagram showing a forming process of an example.
【図２】従来の金属膜の形成工程を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing a conventional process of forming a metal film.
５２…半導体基板、５８…絶縁膜、５８ａ…ヴィア孔、
６０…薄膜、６２…Ａｌの金属膜。52 ... Semiconductor substrate, 58 ... Insulating film, 58a ... Via hole,
60 ... Thin film, 62 ... Al metal film.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 英一 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 太田 与洋 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Eiichi Kondo 1 Kawasaki-cho, Chuo-ku, Chiba-shi, Chiba Kawasaki Steel Corporation Technical Research Division (72) Inventor Yoyo Ota Kawasaki-cho, Chuo-ku, Chiba-shi No. 1 Kawasaki Steel Co., Ltd. Technical Research Division
Claims (1)
とも一方を含む溶液を表面上に塗布することによって、
金属化合物を含む薄膜を該表面に形成する工程と、 有機Ａｌ化合物ガスを原料とするＣＶＤによって、前記
表面にＡｌ及びＡｌ合金の少なくとも一方を堆積する工
程と、を含むことを特徴とする金属膜の堆積方法。1. A solution containing at least one of a metal alkoxide and a chelate is applied onto a surface,
A metal film comprising: a step of forming a thin film containing a metal compound on the surface; and a step of depositing at least one of Al and an Al alloy on the surface by CVD using an organic Al compound gas as a raw material. Method of deposition.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31740192A JPH06163708A (en) | 1992-11-26 | 1992-11-26 | Depositing method for metal film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31740192A JPH06163708A (en) | 1992-11-26 | 1992-11-26 | Depositing method for metal film |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06163708A true JPH06163708A (en) | 1994-06-10 |
Family
ID=18087836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31740192A Pending JPH06163708A (en) | 1992-11-26 | 1992-11-26 | Depositing method for metal film |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06163708A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0398221A1 (en) * | 1989-05-16 | 1990-11-22 | Akzo Nobel N.V. | Yarn from core-skin filaments and process for its preparation |
-
1992
- 1992-11-26 JP JP31740192A patent/JPH06163708A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0398221A1 (en) * | 1989-05-16 | 1990-11-22 | Akzo Nobel N.V. | Yarn from core-skin filaments and process for its preparation |
| WO1990014452A1 (en) * | 1989-05-16 | 1990-11-29 | Akzo N.V. | Yarn made from core-skin threads and process for manufacturing it |
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