JPH02304928A - 配線の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は配線の形成方法に関し、さらに詳しくはアルミ
ニウム配線の形成方法に関する。

［従来の技術］ 光通信に代表される大容量の通信や、高速の計算機を実
現するために、より高速動作の可能な半導体集積回路の
実現が望まれている。集積回路の動作速度を決定する要
因には、個々の素子のスイッチング速度の他に配線抵抗
が挙げられる。素子の微細化が進むにつれてスイッチン
グ速度は向上してきたが、逆に配線幅が小さくなるため
配線抵抗は増加する傾向にある。従って高速の動作を得
るためには、配線の抵抗を低減することが不可欠である
。

従来の配線プロセスでは、配線材料としてポリシリコン
やアルミニウムが主に用いられてきた。

このうち、アルミニウムは、抵抗率が２．７μΩ・ｃｍ
とポリシリコンに比べて２桁以上低く、また加工も容易
であるなど、低抵抗配線材料として有利である。通常、
アルミニウム配線は、アルミニウム層をスパッタまたは
蒸着で堆積した後、フォトリソグラフィーを用いてパタ
ーニングし、さらにエツチングを行って形成される。

［発明が解決しようとする課題］ ＭＯＳトランジスタのソース、ドレイン領域は、通常ゲ
ート電極をマスクとしてイオン打ち込みを行うセルファ
ラインプロセスにより作製されている。セルファライン
プロセスでは、まずゲート電極形成および配線形成を行
った俊、イオン打ち込みを行い、イオン打ち込み後に不
純物の活性化をはかるため高温熱処理が行われる。従っ
て、ゲート電極材料および配線材料は、打ち込み後の熱
処理に耐え得る高耐熱性のものである必要がある。

しかし、アルミニウムは融点が６６０　’Ｃと低く、熱
処理によって断線するため、ゲート電極やその周辺の配
線として用いることができない。セルファラインでない
プロセスによれば低抵抗のアルミニウムゲートを実現す
ることが可能となるが、使用するフォトマスク数が増え
、歩留まりの低下を招くという欠点がある。

本発明は以上述べたような従来の課題に対処してなされ
たもので、ポリシリコン配線プロセスをそのまま用いな
がら、かつ低抵抗のアルミニウム配線を行うことのでき
る配線の形成方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、基板上にポリシリコンよりなる配線を形成す
る工程と、分子中にアルミニウムとハロゲン原子の結合
を１個または２個含む有機アルミニウムガス雰囲気中で
前記基板を熱処理し、ポリシリコン配線の一部またはす
べてをアルミニウムに置換する工程とを備えてなること
を特徴とする配線の形成方法である。

［作用］ 以下、本発明の作用について、分子内にアルミニウムと
ハロゲン原子の結合を１個または２個含む有機金属とし
てジエチルアルミニウムクロライド（（０２Ｈ５）２　
Ａｌ１　Ｃｌｌ　：ＤＥＡβＣβ）を例にとって説明す
る。

第２図はアルミニウム基板上にＤＥＡβＣβを供給した
ときの生成炭化水素のマススペクトルである。ＤＥＡｊ
Ｃβは、アルミニウム表面での触媒作用によってβ解離
により分解し、ＡβＣｆｌとＣ２Ｈ４を生成する。一方
、Ｓ　ｉ　０２上にＤＥＡｊ７Ｇ！を供給したときはラ
ジカル解裂により分解し、第３図に示すようにＣ２Ｈ６
、Ｃ４Ｈ１ｏを生成してＡＩＣβとなる。ラジカル解裂
の分解温度Ｔ１は、β解離の分解温度Ｔｏに比べ高い。

従って、基板としてアルミニウムが部分的に堆積された
ＳｉＯ２を用いた場合、前記基板上にＤ巳ＡＩ　Ｃ１が
供給されると、基板温度Ｔｏ以上Ｔ１以下においては、
ＤＥＡｆｌ　Ｃ２はアルミニウム上でのみＡ４７０βに
分解する。同様に３ｉ表面も、アルミニウム基板表面で
認められる触媒作用を有するため、ＤＥＡＩＣｆｆｉは
これらの表面上で選択的にＡｌｌ　Ｃ１に分解する。

Ｓｉ基板上においては、分解により生じたＡＩｔＣ２は
、３ｉにより次式に示すように還元される。

４Ａｊ２０β＋３ｉ→ ４Ａβ＋ＳｉＣβ４　　　・・・（１）従って、５ｉ０
２上にポリシリコン配線を形成し、ＤＥＡＩＣＩ！雰囲
気で熱処理すると、ポリシリコン部分においてのみＤＥ
Ａｊ２　Ｃｌが分解して八βＣ！となり、（１）式の還
元反応により５ｉｈ（Ａ２に置換される。すなわち直接
Ａ１配線を行ったのと同じ効果が得られる。

本発明によるアルミニウム配線の形成は、イオン打ち込
み後のアニールを行った後で行うことができるので、本
発明による配線プロセスは、ポリシリコンの配線プロセ
スと同等の高耐熱性を有する。

さらに、ポリシリコン配線の表面をＡでで置換して形成
した配線は、ポリシリコン配線よりも低抵抗で、また八
で金属のみによる配線と比べてエレクトロマイグレーシ
ョンが減少する。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例について、図面を用いて詳細に
説明する。

第１図は本発明によるアルミニウム配線の形成工程を示
す配線部の断面図である。基板としては、第１図（ａ）
に示すように、Ｓ　ｉ　（ｔｏｏ）基板１０１上に１０
０人の熱酸化５ｉ０２層１０２．５０００へのノンドー
プポリシリコン層１０３が順次形成されているものを用
いた。

第１の工程において、前記基板１０１上に、フォトリソ
グラフィーにより第１図（ｂ）に示す幅５０００人のポ
リシリコン配線１０３ａを形成した。引き続き第２の工
程においては、前記ポリシリコン配線基板をＤＥＡＩＣ
ｊ！雰囲気中で熱処理し、第１図（Ｃ）に示すアルミニ
ウム配線１０４を形成した。

熱処理は、９０　Ｔｏｒｒの水素雰囲気中で行い、熱処
理条件は、基板温度を３４０℃、熱処理時間を３分、Ｄ
ＥＡＪ　ＣＪ！分圧を０．０５Ｔｏｒｒとした。

上記熱処理後、Ｓ　ｉ　０２部分にはなんら堆積物は認
められなかった。オージェ電子分光により分析を行った
結果、ポリシリコン配線はすべてアルミニウムに置換さ
れていることが確認された。置換されたアルミニウム配
線の抵抗率を測定したところ、２．９μΩ・ｃｍであり
、バルクのアルミニウムの抵抗率２．７μΩ・ｃｍとほ
ぼ等しい値が１ｑられた。

次に、熱処理時間を３０秒として同様の処理を行った。

この場合、表面から１０００人だけがＡ２に置換されて
いることがわかった。従って、熱処理時間を調整するこ
とにより、Ａｆ！に置換される割合を制御できることが
確認された。

本実施例では、八で原子を含む有機金属とじてジエチル
アルミニウムクロライドを用いたが、本発明はこれに限
定されず、ジメチルアルミニウムクロライド、ジイソブ
チルアルミニウムクロライド、エチルアルミニウムジク
ロライド、メチルアルミニウムジクロライド、イソブチ
ルアルミニウムジクロライドを用いた場合も同様の効果
が得られる。さらにこれらの分子中のアルミニウムとハ
ロゲン原子の結合における塩素原子が、フッ素、臭素、
ヨウ素で置き換えられたものについても同様の効果が得
られる。

また、本実施例では、減圧下での熱処理を示したが、本
発明におけるアルミニウム選択形成は、有機アルミニウ
ムの分解が基板表面の触媒作用により選択的に起こるこ
とを刊用したものなので、常圧下での熱処理でも同様の
効果が得られる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の方法を用いれば、ポリシ
リコン配線プロセスをそのまま用い、ざらにポリシリコ
ンプロセスの高耐熱性を維持しながら抵抗の低いアルミ
ニウム配線を形成することができる。従って本発明によ
り、集積度が高く、かつ高速の半導体集積回路を実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を工程順に示す配線部の断面
図、第２図はＡβ基板上にＤＥＡＪＩＣＪ！を供給した
ときに生成される炭化水素のマススペクトルを示す図、
第３図はＳ　ｉ　０２基板上にＤＥＡＮ　Ｃ９を供給し
たときに生成される炭化水素のマススペクトルを示す図
でおる。 １０１・・・Ｓ　ｉ　（１００）基板 １０２・・・Ｓ　ｉ　０２ １０３・・・ポリシリコン １０３ａ・・・ポリシリコン配線 １０４・・・アルミニウム配線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上にポリシリコンよりなる配線を形成する工
   程と、分子中にアルミニウムとハロゲン原子の結合を１
   個または２個含む有機アルミニウムガス雰囲気中で前記
   基板を熱処理し、ポリシリコン配線の一部またはすべて
   をアルミニウムに置換する工程とを備えてなることを特
   徴とする配線の形成方法。