JPH06163708A - 金属膜の堆積方法 - Google Patents

金属膜の堆積方法

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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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JP
Japan
Prior art keywords
film
via hole
metal
insulating film
layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP31740192A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Yamamoto
浩 山本
Tadashi Nakano
正 中野
Hidekazu Kondo
英一 近藤
Tomohiro Oota
与洋 太田
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.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Steel Corp filed Critical Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 平坦で、かつ、配線抵抗が低い金属膜を簡易
に堆積する 【構成】 半導体基板52の上方の絶縁膜58にヴィア
孔58aを形成する。絶縁膜58上に金属アルコキシド
を含む溶液を塗布した後に乾燥し、金属化合物を含む薄
膜50を絶縁膜58上及びヴィア孔58a内に形成す
る。CVD法を用いて絶縁膜58上及びヴィア孔58a
内にAlを堆積する。金属化合物の薄膜60は、極めて
薄く、かつ、均一に形成され得るものである。したがっ
て、平滑で、実効的抵抗の低い金属膜62を、特殊な装
置を用いることなく形成することができる。殊に、ヴィ
ア孔58aの側壁からもプラグ用のAl層が成長するの
で、ヴィア孔58aが存在する場合にも、ヴィア孔58
aの上側の部分の金属膜62を平坦なものとすることが
できる。

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。
【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)。
【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。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、TiCl4
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。
【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。
【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。
【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。
【0008】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例について説明す
る。
【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。
【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。
【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 7 4 )、テトラプトキシチタン(Ti(OC4
94 )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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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 3 7 2 (CH3 COCHCOC
3 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 9 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
3 7 )(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。
【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
2 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。
【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。
【0019】
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の形成工程を示した図である。
【図2】従来の金属膜の形成工程を示した図である。
【符号の説明】
52…半導体基板、58…絶縁膜、58a…ヴィア孔、
60…薄膜、62…Alの金属膜。
───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 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。
JP31740192A 1992-11-26 1992-11-26 金属膜の堆積方法 Pending JPH06163708A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0398221A1 (de) * 1989-05-16 1990-11-22 Akzo Nobel N.V. Garn aus Kern-Mantel-Fäden und Verfahren zu dessen Herstellung

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0398221A1 (de) * 1989-05-16 1990-11-22 Akzo Nobel N.V. Garn aus Kern-Mantel-Fäden und Verfahren zu dessen Herstellung
WO1990014452A1 (de) * 1989-05-16 1990-11-29 Akzo N.V. Garn aus kern-mantel-fäden und verfahren zu dessen herstellung

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