JPH0234166B2 - - Google Patents

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JPH0234166B2
JPH0234166B2 JP54064884A JP6488479A JPH0234166B2 JP H0234166 B2 JPH0234166 B2 JP H0234166B2 JP 54064884 A JP54064884 A JP 54064884A JP 6488479 A JP6488479 A JP 6488479A JP H0234166 B2 JPH0234166 B2 JP H0234166B2
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JP
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tiba
inert gas
reactor
aluminum
semiconductor body
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Oogasuto Haabaato Hainetsuke Rudorufu
Kaaru Sutaan Ronarudo
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Deutsche ITT Industries GmbH
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属膜の蒸着に関する。より詳しく
は、半導体装置に導電路を設けるための、揮発性
アルミニウム化合物の熱分解により誘起されるア
ルミニウム膜の蒸着に係る。
一般に、半導体装置上の導電路は金属、典型的
にはアルミニウムの真空蒸着によつて形成され
る。しかし、このプロセスは高度の真空を維持し
且つ極めて僅かの不純物をも排除しなければなら
ず、そのために注意深い制御を必要とする。更
に、真空操作には比較的高価なエアロツクの設置
を要すると共に、かなりの操作時間がかかる。ま
た、金属膜の途切れのような不連続を生じること
なく、例えば亀裂や段差のような不規則な表面を
補うような真空蒸着金属膜を形成するのは困難で
あることが分かつた。本発明の目的は、これらの
欠点を改善または解消することにある。
本発明によると、半導体本体表面へのアルミニ
ウム導電路の形成の形成方法にあつて、250℃〜
270℃の温度に維持された反応室に蒸気の形で供
給されたトリイソブチルアルミニウム（TIBA）
の熱分解によつて、前記半導体表面にアルミニウ
ムを析出させてアルミニウム膜を形成すること
と、該アルミニウム膜を選択エツチングして導電
路の形成することとからなり、反応室に導入され
る前のTIBAは90℃以下の温度に維持される方法
が提供される。
トリイソブチルアルミニウム（TIBA）は、
100℃付近の温度でイソブチレンとジイソブチル
アルミニウムハイドライド（DIBAH）とに可逆
的に分解する比較的低い蒸気圧を有する化合物で
ある。形成される膜の品質が低く、また再現性も
低いという公知の熱蒸着法の問題点は、蒸着装置
および蒸気供給ラインの内面へのジイソブチルア
ルミニウムハイドライドの凝縮により生ずるもの
と考えられる。この凝縮物は、やがて水および酸
素のような僅かに存在する不純物ガスと反応す
る。このDIBA凝縮物の層は、TIBAをイソブチ
レンとDIBAHとに分解する触媒活性を有してい
る。このため、いつたんDIBAH凝縮物の層が形
成されると、それが極めて薄いものであつても、
蒸着反応装置に向かうTIBAガスの一部が更に上
記のように分解され、形成されるアルミニウム膜
の品質低下をもたらす。この問題は温度が比較的
低く、ガスラインの内面がDIBAHの凝縮を生じ
るほど冷たいときに生じる。
以下、図面を参照にして、本発明の一実施態様
について説明する。
第１図の装置は、アルミニウムの蒸着が行われ
る反応容器１１を具備している。該反応容器は、
図示しない炉によつて250℃〜270℃の温度に維持
されている。バブラー１２には液体TIBAが収容
されており、これは炉１３によつて80℃〜90℃の
温度に維持されている。アルゴンまたは窒素のよ
うな酸素を含まない乾燥した不活性キヤリアガス
がバブラーを通して供給される。これによつて、
トリイソブチルアルミニウム蒸気は不活性キヤリ
アガスの定常流中に担持され、反応容器１１の内
部に導入される。
装置内へのガスの供給は、入口制御バルブ１
４、流量系１５およびバルブ１６を介して行われ
る。ソレノイド作動の切替バルブ１７が、管１８
を介して反応器１１に選択的に連結されている。
また、管１９は膨脹室２０を介してバブラー１２
にアルゴンを供給する。
TIBAのDIBAHへの転化は、温度の上昇と共
に増大する。しかし、TIBAの十分な蒸気圧を得
るためには、温度を十分に高くしなければならな
い。発明者は、90℃以上の温度ではDIBAHへの
分解速度が許容できないほど高くなり、また80℃
以下の温度ではTIBAの蒸気圧が低くなり過ぎる
ことをつきとめた。84℃〜86℃の好ましい温度範
囲においては、DIBAHに分解する過度の副反応
を回避しつつ、最適な蒸気圧が得られる。
反応容器１１に供給されるTIBAの量は、温度
およびバブラーを通るアルゴンの流量によつて決
定される。第１図に示す装置では、850℃の
TIBAの温度のときに、７／分のアルゴン流量
が最適であることが分かつた。
半導体ウエハー（図示せず）へのアルミニウム
の熱分解析出は、好ましくは250℃〜270℃の温度
に維持された反応容器１１内で行われる。250℃
より低い温度では殆ど析出は生じず、270℃を越
える温度では膜の品質劣化を生じることが分かつ
ている。
操作が行われないとき、装置は管１８を介して
装置内部に導入された純窒素により清浄化され
る。更に、例えばアルミニウム堆積反応の終了後
のように熱分解装置が冷えているとき、ガスライ
ン中の内表面に存在するDIBAH凝縮物をTIBA
に転換するために、イソブチレンが１気泡／秒の
速度でバブラーに流される。
上記のイソブチレンのより装置を清浄化する方
法は、高品質の繊維状析出物をもたらすことが分
かつた。もちろん、装置を使用している最中には
イソブチレンを流すことは止めるべきである。
アルミニウムが被覆されるシリコンウエハー
は、金またはニツケルのような金属の存在下にお
いて、ウエハーを水素グロー放電中で前処理する
のが望ましい。この場合、ウエハー表面はプラズ
マを介して金属の移動により活性化される。次い
で、このように活性化されたウエハー表面はアル
ミニウム析出に供される。こうして活性化された
表面は安定であり、必要ならばウエハーを数日間
放置しておくことも可能である。その場合でも殆
ど劣化しない。
析出のために、試料（図示せず）が反応器１１
の一端にあるドア１９ａから反応器１１内に導入
される。ガスケツト２０を介してドアが閉ざされ
た後、反応器１１は窒素により清浄化される。試
料の温度が反応器の温度に達するに十分な時間が
経過した後、窒素ガスは停止され、TIBAを反応
器１１に導入するためにアルゴンガスがバブラー
に供給される。反応器内におけるTIBAガスの均
一な分布は、乾燥した無酸素アルゴンまたは窒素
の周期的なパルスを、管１８およびソレノイドバ
ルブを介して反応器内に供給することにより得ら
れる。図から明らかなように、この不活性なガス
のパルスはTIBAを同伴していない。アルミニウ
ムの堆積工程中にこのような不活性なガスをパル
ス状に供給することが、従来技術に対する本願発
明の最も大きな改善点である。
即ち、このようなパスル状のキヤリアガス供給
を行うことによつて、反応器の内部には不均一な
ガスの流れが生じる。この不均一なガスの流れに
よつて反応器の内部は撹拌作用を受けるため、デ
ツドスペース（流れが形成されずに澱んでいる部
分）を生じない。従つて、反応の進行に伴つて原
料のTIBAが消費されても、均一なガス分布が得
られる。これに対し、パルス状のキヤリアガス供
給を行わずに原料ガスの均一な供給のみを行う従
来の方法では、反応器の内部にデツドスペースが
形成され易い。特に、試料（図示せず）の表面付
近にデツドスペースが形成され、このデツドスペ
ースからのアルミニウム析出が生じると、その部
分の原料ガス濃度は他の部分よりも低くなる。こ
のため、デツドスペースでは局部的にアルミニウ
ムの析出速度が減少し、従つて堆積されたアルミ
ニウム膜の膜厚は全体として不均一になつてしま
う。且つ、望ましくない副反応によりポリマーが
析出するため、アルミニウム膜の品質も劣化して
しまう。
バルブはタイマー２１により有利に制御され
る。適切なパルスは速度20秒ごとに１秒間であ
る。典型的な操作条件は次の通りである。
炉温 85℃ 反応器温度 250℃〜270℃ アルゴン流量 ７／分 アルゴンパルス １秒間／20秒 この操作条件によつて、0.1μ／分のオーダーの
析出速度が得られた。析出したアルミニウム膜に
ついて、平均膜厚からの偏位によつて膜厚の均一
性を調べたところ、10％で以下であつた。
比較するために、パルス状のアルゴンガス流を
供給せずに、同一の条件でアルミニウムの析出を
行つた。その結果、析出したアルミニウム膜の均
一性は平均膜厚からの偏位が30％以上と低く、且
つ形成されたアルミニウム膜上には多数のポリマ
ーの析出が見られた。
析出操作は、キヤリアガスを停止し、純窒素を
２分間反応器に流すことにより終了する。
アルミニウムを被覆されたウエハーは、次いで
マスクされ、例えばプラズマエツチングでエツチ
ングすることにより、アルミニウムの一部が選択
的に除去されて所望の導電路が形成される。
【図面の簡単な説明】
添付の図面は、本発明の方法により半導体装置
上にアルミニウム膜を形成するために用いる熱析
出装置一例を示す概略図である。 １１……反応容器、１２……バブラー、１３…
…炉、１４……入口制御バルブ、１５……流量
計、１６……バルブ、１７……切替えバルブ、１
８……管。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体本体の表面上に、原料であるトリイソ
    ブチルアルミニウム（TIBA）から熱分解的にア
    ルミニウムを堆積する工程を具備したアルミニウ
    ム膜の形成方法において、前記アルミニウムを堆
    積する工程が (a) 乾燥した無酸素の不活性ガスを多量の液体
    TIBA中を通してバブリングすることにより、
    TIBA蒸気の一部を同伴させることと、 (b) 前記液体TIBA及び不活性ガスを80℃〜90℃
    の温度に維持することと、 (c) 前記不活性ガス及び同伴されたTIBAを、前
    記半導体本体を配置した反応器内に供給するこ
    とと、 (d) 前記反応器内の温度を250℃〜270℃に保持
    し、前記半導体本体の表面上にアルミニウムを
    熱分解的に堆積することと、 (e) この堆積を行なつている間、TIBAを同伴し
    ない無酸素の乾燥した不活性ガスをパルス状で
    且つ周期的に供給することにより、前記反応器
    内におけるTIBA濃度を実質的に均一に維持す
    ることとを特徴とするアルミニウム膜の形成方
    法。 ２ 前記アルミニウムを堆積する工程の後に、イ
    ソブチレンによるパージングを行うことを具備し
    た特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 前記不活性ガスが、アルゴン及び窒素からな
    る群から選択される特許請求の範囲第１項に記載
    の方法。 ４ 前記イソブチレンによるパージングを、毎秒
    １気泡の速度で行ない、反応器内のジイソブチル
    アルミニウムハイドライドをTIBAに転化する特
    許請求の範囲第２項に記載の方法。 ５ 前記(a)における不活性ガスが、前記液体
    TIBAを通して毎分７の速度でバブリングされ
    る特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ６ TIBAの同伴を伴わない前記(c)における不活
    性ガスが、20秒間に１秒のパルスで前記反応器内
    に供給される特許請求の範囲第１項に記載の方
    法。 ７ 半導体本体の表面上に、原料であるトリイソ
    ブチルアルミニウム（TIBA）から熱分解的にア
    ルミニウムを堆積する工程と、堆積されたアルミ
    ニウム膜を選択的にエツチングして導電路を形成
    する工程とを具備したアルミニウム膜の形成方法
    において、前記アルミニウムを堆積する工程が (a) 乾燥した無酸素の不活性ガスを多量の液体
    TIBA中を通してバブリングすることにより、
    TIBA蒸気の一部を同伴させることと、 (b) 前記液体TIBA及び不活性ガスを80℃〜90℃
    の温度に維持することと、 (c) 前記不活性ガス及び同伴されたTIBAを、前
    記半導体本体を配置した反応器内に供給するこ
    とと、 (d) 前記反応器内の温度を250℃〜270℃に保持
    し、前記半導体本体の表面上にアルミニウムを
    熱分解的に堆積することと、 (e) この堆積を行なつている間、TIBAを同伴し
    ない無酸素の乾燥した不活性ガスをパルス状で
    且つ周期的に供給することにより、前記反応器
    内におけるTIBA濃度を実質的に均一に維持す
    ることとを特徴とするアルミニウム膜の形成方
    法。
JP6488479A 1978-05-25 1979-05-25 Method of forming aliminum conductor path Granted JPS54154291A (en)

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JP (1) JPS54154291A (ja)
ES (1) ES480925A1 (ja)
FR (1) FR2426745A1 (ja)
GB (1) GB1595659A (ja)
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