JPH03111571A - 堆積膜形成法 - Google Patents
堆積膜形成法Info
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- JPH03111571A JPH03111571A JP1250028A JP25002889A JPH03111571A JP H03111571 A JPH03111571 A JP H03111571A JP 1250028 A JP1250028 A JP 1250028A JP 25002889 A JP25002889 A JP 25002889A JP H03111571 A JPH03111571 A JP H03111571A
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
- C23C16/452—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by activating reactive gas streams before their introduction into the reaction chamber, e.g. by ionisation or addition of reactive species
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/06—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material
- C23C16/18—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material from metallo-organic compounds
- C23C16/20—Deposition of aluminium only
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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。
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、堆積膜形成法に関し、特に半導体集積回路装
置等の配線に好ましく適用できる八℃または＾Ｉｔ−５
ｉ堆積膜の形成法に関するものである。
置等の配線に好ましく適用できる八℃または＾Ｉｔ−５
ｉ堆積膜の形成法に関するものである。
［従来の技術］
従来、半導体を用いた電子デバイスや集積回路において
、電極や配線には主にアルミニウム（Ａｌ２）もしくは
＾ｆＬ−５ｉ等が用いられてきた。ここで、Ａｎは廉価
で電気伝導度が高く、また表面に緻密な酸化膜が形成さ
れるので、内部が化学的に保護されて安定化することや
、Ｓｔとの密着性が良好であることなど、多くの利点を
有している。
、電極や配線には主にアルミニウム（Ａｌ２）もしくは
＾ｆＬ−５ｉ等が用いられてきた。ここで、Ａｎは廉価
で電気伝導度が高く、また表面に緻密な酸化膜が形成さ
れるので、内部が化学的に保護されて安定化することや
、Ｓｔとの密着性が良好であることなど、多くの利点を
有している。
ところで、ＬＳＩ等の集積回路の集積度が増大し、配線
の微細化や多層配線化などが近年特に必要とされるよう
になってきたため、従来のＡｎやへρ−５ｔ配線に対し
てこれまでにない厳しい要求が出されるようになってき
ている。集積度の増加による寸法微細化に伴フて、ＬＳ
Ｉ等の表面は酸化、拡散、薄膜堆積、エツチングなどに
より凹凸が激しくなっている。例えば電極や配線金属は
段差のある面上へ断線なく堆積されたり、径が微小でか
つ深いピアホール中へ堆積されなければならない。４Ｍ
ｂｉｔや１６ＭｂｉｔのＤＲＡＭ （ダイナミックＲＡ
Ｍ）などでは、Ａｎ −５ｉ等の金属を堆積しなければ
ならないピアホールのアスペクト比（ピアホール深さ÷
ピアホール直径）は１．０以上であり、ピアホール直径
自体も１μｍ以下となる。従フて、アスペクト比の大き
いピアホールにも＾１やＡｌ１−５ｉを堆積できる技術
が必要とされる。
の微細化や多層配線化などが近年特に必要とされるよう
になってきたため、従来のＡｎやへρ−５ｔ配線に対し
てこれまでにない厳しい要求が出されるようになってき
ている。集積度の増加による寸法微細化に伴フて、ＬＳ
Ｉ等の表面は酸化、拡散、薄膜堆積、エツチングなどに
より凹凸が激しくなっている。例えば電極や配線金属は
段差のある面上へ断線なく堆積されたり、径が微小でか
つ深いピアホール中へ堆積されなければならない。４Ｍ
ｂｉｔや１６ＭｂｉｔのＤＲＡＭ （ダイナミックＲＡ
Ｍ）などでは、Ａｎ −５ｉ等の金属を堆積しなければ
ならないピアホールのアスペクト比（ピアホール深さ÷
ピアホール直径）は１．０以上であり、ピアホール直径
自体も１μｍ以下となる。従フて、アスペクト比の大き
いピアホールにも＾１やＡｌ１−５ｉを堆積できる技術
が必要とされる。
特に、５ｔ０２等の絶縁膜の下にあるデバイスに対して
確実な接続を行うためには、成膜というよりむしろデバ
イスのピアホールのみを穴埋めするように１や＾ｌ１−
５ｔを堆積する必要がある。このためには、Ｓｉや金属
表面にのみＡｎやＡｎ −５ｔを堆積させ、５ｉｎ２な
どの絶縁膜上には堆積させない方法を要する。
確実な接続を行うためには、成膜というよりむしろデバ
イスのピアホールのみを穴埋めするように１や＾ｌ１−
５ｔを堆積する必要がある。このためには、Ｓｉや金属
表面にのみＡｎやＡｎ −５ｔを堆積させ、５ｉｎ２な
どの絶縁膜上には堆積させない方法を要する。
このような選択堆積ないし選択成長は従来用いられてき
たスパッタ法では実現できない。スパッタ法はターゲッ
トからスパッタされた粒子の真空中での飛来を基礎とす
る物理的堆積法であるので、段差部や絶縁膜側壁での膜
厚が極端に薄くなり、甚だしい場合には断線も生じる。
たスパッタ法では実現できない。スパッタ法はターゲッ
トからスパッタされた粒子の真空中での飛来を基礎とす
る物理的堆積法であるので、段差部や絶縁膜側壁での膜
厚が極端に薄くなり、甚だしい場合には断線も生じる。
そして、膜厚の不均一や断線はＬＳＩの信頼性を著しく
低下させることになる。
低下させることになる。
基板にバイアスを印加し、基板表面でのスパッタエツチ
ング作用と堆積作用とを利用して、ピアホールのみにＩ
ｆまたは＾ｆＬ−５ｉを埋込むように堆積を行うバイア
ススパッタ法が開発されている。しかし基板に数１００
ｖ以上のバイアス電圧が印加されるために、荷電粒子損
傷により例えばＭＯＳ−ＦＥＴの閾値が変化してしまう
等の悪影響が生ずる。また、エツチング作用と堆積作用
とが混在するため、木質的に堆積速度が向上しないとい
う問題点もある。
ング作用と堆積作用とを利用して、ピアホールのみにＩ
ｆまたは＾ｆＬ−５ｉを埋込むように堆積を行うバイア
ススパッタ法が開発されている。しかし基板に数１００
ｖ以上のバイアス電圧が印加されるために、荷電粒子損
傷により例えばＭＯＳ−ＦＥＴの閾値が変化してしまう
等の悪影響が生ずる。また、エツチング作用と堆積作用
とが混在するため、木質的に堆積速度が向上しないとい
う問題点もある。
上記のような問題点を解決するため、柱々なタイプのＣ
ＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔ
ｉｏｎ）法が提案されている。これらの方法では成膜過
程で何らかの形で原料ガスの化学反応を利用する。プラ
ズマＣＶＤや光ＣＶＤでは原料ガスの分解が気相中で起
き、そこでできた活性種が基板上でさらに反応して膜形
成が起きる。これらのＣＶＤ法では、基板表面の凹凸に
対する表面被覆性がよい。しかし、原料ガスにＩｎ原子
にアルキル基の結合した有機金属を用いるので、原料ガ
ス分子中に含まれる炭素原子が膜中に取り込まれる。ま
た特にプラズマＣｖＯではスパッタ法の場合のように荷
電粒子による損傷（いわゆるプラズマダメージ）がある
などの問題点があった。
ＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔ
ｉｏｎ）法が提案されている。これらの方法では成膜過
程で何らかの形で原料ガスの化学反応を利用する。プラ
ズマＣＶＤや光ＣＶＤでは原料ガスの分解が気相中で起
き、そこでできた活性種が基板上でさらに反応して膜形
成が起きる。これらのＣＶＤ法では、基板表面の凹凸に
対する表面被覆性がよい。しかし、原料ガスにＩｎ原子
にアルキル基の結合した有機金属を用いるので、原料ガ
ス分子中に含まれる炭素原子が膜中に取り込まれる。ま
た特にプラズマＣｖＯではスパッタ法の場合のように荷
電粒子による損傷（いわゆるプラズマダメージ）がある
などの問題点があった。
熱ＣＶＤ法は主に基体表面での表面反応により膜が成長
するために表面の段差部などの凹凸に対する表面被覆性
が良い。また、ピアホール内での堆積が起き易いと期待
できる。さらに段差部での断線なども避けられる。
するために表面の段差部などの凹凸に対する表面被覆性
が良い。また、ピアホール内での堆積が起き易いと期待
できる。さらに段差部での断線なども避けられる。
例えば、熱ＣＶＤによるＡｌ２１１ｉの形成方法として
は有機アルミニウムを加熱基板上へ輸送し、基板上でガ
ス分子を熱分解して膜形成するという方法が使われる。
は有機アルミニウムを加熱基板上へ輸送し、基板上でガ
ス分子を熱分解して膜形成するという方法が使われる。
例えばＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｅｔｒｏｃｈｅｍ
ｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ第１３１巻２１７５ページ（１
９８４年）に見られる例では有機アルミニウムガスとし
てトリイソブチルアルミニウム 成膜温度２６０℃，反応管圧力０．５ｔｏｒｒで成膜し
、３、４μΩ・ｃｍの膜を形成している。
ｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ第１３１巻２１７５ページ（１
９８４年）に見られる例では有機アルミニウムガスとし
てトリイソブチルアルミニウム 成膜温度２６０℃，反応管圧力０．５ｔｏｒｒで成膜し
、３、４μΩ・ｃｍの膜を形成している。
ＴＩＢＡを用いる場合は、成膜前にＴｉＣＪＺ ４を流
し、基板表面を活性化し、核を形成するなどの前処理を
施さないと連続な膜が得られない。また、Ｔｉｎ ４を
用いた場合も含め、一般にＴＩＢＡを用し）た場合には
表面選択性が劣るという問題点がある。特開昭６３−３
３５６９号公報にはＴｉＣＪ２４を用しＡず、その代り
に有機アルミニウムを基板近傍において加熱することに
より膜形成する方法が記載されている。この方法では表
面の自然酸化膜を除去した金属または半導体表面上にの
み選択的にＡｆｌを堆積することができる。
し、基板表面を活性化し、核を形成するなどの前処理を
施さないと連続な膜が得られない。また、Ｔｉｎ ４を
用いた場合も含め、一般にＴＩＢＡを用し）た場合には
表面選択性が劣るという問題点がある。特開昭６３−３
３５６９号公報にはＴｉＣＪ２４を用しＡず、その代り
に有機アルミニウムを基板近傍において加熱することに
より膜形成する方法が記載されている。この方法では表
面の自然酸化膜を除去した金属または半導体表面上にの
み選択的にＡｆｌを堆積することができる。
この場合にはＴＩＢＡの導入前に基板表面の自然酸化膜
を除去する工程が必要であると明記されてし）る。また
、ＴＩＢＡは単独で使用することが可能なのでＴＩＢＡ
以外のキャリアガスを使う必要はないが＾ｒガスをキャ
リアガスとして用いてもよいと記載されている。しかし
ＴＩＢＡと他のガス（例えば１１２）との反応は全く想
定しておらず、Ｈ２をキャリアガスとして使うという記
載はない。またＴＩＢＡ以外にトリメチルアルミニウム
（ＴＭＡ） とトリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）を
あげているが、それ以外の有機金属の具体的記載はない
。これは一般に有機金属の化学的性質は金属元素に付い
ている有機置換基が少し変化すると大きく変るので、ど
のような有機金属を使用すべきかは個々に検討する必要
があるからである。この方法では自然酸化膜を除去しな
ければならないという不都合があるだけでなく、表面平
滑性が得られないという欠点がある。
を除去する工程が必要であると明記されてし）る。また
、ＴＩＢＡは単独で使用することが可能なのでＴＩＢＡ
以外のキャリアガスを使う必要はないが＾ｒガスをキャ
リアガスとして用いてもよいと記載されている。しかし
ＴＩＢＡと他のガス（例えば１１２）との反応は全く想
定しておらず、Ｈ２をキャリアガスとして使うという記
載はない。またＴＩＢＡ以外にトリメチルアルミニウム
（ＴＭＡ） とトリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）を
あげているが、それ以外の有機金属の具体的記載はない
。これは一般に有機金属の化学的性質は金属元素に付い
ている有機置換基が少し変化すると大きく変るので、ど
のような有機金属を使用すべきかは個々に検討する必要
があるからである。この方法では自然酸化膜を除去しな
ければならないという不都合があるだけでなく、表面平
滑性が得られないという欠点がある。
Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ日本
支部第２回シンポジウム（ １９８９年７月７日）予稿
集第７５ページにはダブルウオールＣＶＤ法によるＡＩ
の成膜に関する記載がある。この方法ではＴＩＢＡを使
用しＴＩＢＡのガス温度を基板温度よりも高くすること
ができるように装置を設計する。この方法は上記特開昭
６３−３３５６９号の変形ともみなせる．この方法でも
金属や半導体上のみに＾１を選択成長させることができ
るが、ガス温度と基体表面温度との差を精度よく制御す
るのが困難であるだけでなく、ボンベと配管を加熱しな
ければならないという欠点がある。しかもこの方法では
膜をある程度厚くしないと均一な連続膜にならない，膜
の平坦性が悪い。
支部第２回シンポジウム（ １９８９年７月７日）予稿
集第７５ページにはダブルウオールＣＶＤ法によるＡＩ
の成膜に関する記載がある。この方法ではＴＩＢＡを使
用しＴＩＢＡのガス温度を基板温度よりも高くすること
ができるように装置を設計する。この方法は上記特開昭
６３−３３５６９号の変形ともみなせる．この方法でも
金属や半導体上のみに＾１を選択成長させることができ
るが、ガス温度と基体表面温度との差を精度よく制御す
るのが困難であるだけでなく、ボンベと配管を加熱しな
ければならないという欠点がある。しかもこの方法では
膜をある程度厚くしないと均一な連続膜にならない，膜
の平坦性が悪い。
１選択成長の選択性が余り長い時間維持できないなどの
問題点がある。
問題点がある。
ＴＩＢＡは、室温での蒸気圧が、０．１ｔｏｒｒと小さ
いため、大量に輸送することが難しいという大きな欠点
を有している。そのため有機金属ボンベを４５−５０℃
に加熱することが行われているが、有機金属容器のみな
らず、反応容器へ到る配管も加熱しなければならないと
いう欠点がある。
いため、大量に輸送することが難しいという大きな欠点
を有している。そのため有機金属ボンベを４５−５０℃
に加熱することが行われているが、有機金属容器のみな
らず、反応容器へ到る配管も加熱しなければならないと
いう欠点がある。
トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）は、室温での蒸気圧
が略々１０ｔｏｒｒであるので、ＴＭＡ原料液体中にＨ
２等のガスを流すことで効率良＜ＴＭＡを反応容器へ輸
送することが可能である。
が略々１０ｔｏｒｒであるので、ＴＭＡ原料液体中にＨ
２等のガスを流すことで効率良＜ＴＭＡを反応容器へ輸
送することが可能である。
Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１３５ （２）
（１９８８）４５５には、原料にＴＭＡを用いてプラ
ズマＣＶＤ法またはマグネトロンプラズマＣＶＤ法によ
り ＾１の堆積が可能であることが示されている。
（１９８８）４５５には、原料にＴＭＡを用いてプラ
ズマＣＶＤ法またはマグネトロンプラズマＣＶＤ法によ
り ＾１の堆積が可能であることが示されている。
しかし、マグネトロンプラズマＣＶＩ）法では、アルキ
ル基のＣ−）１結合まで分解するため、堆積膜中に数％
乃至数十％の炭素原子が混入するという大きな欠点があ
る。また、プラズマによる荷電粒子損傷が生ずる欠点も
ある。
ル基のＣ−）１結合まで分解するため、堆積膜中に数％
乃至数十％の炭素原子が混入するという大きな欠点があ
る。また、プラズマによる荷電粒子損傷が生ずる欠点も
ある。
マグネトロンプラズマＣＶＤ法は、気相中でのＴＭＡの
分解を基礎としているため、基体表面が、Ｓｉであって
もＳｉＯ□であっても堆積し、選択的な＾１堆積は、本
質的に不可能である。
分解を基礎としているため、基体表面が、Ｓｉであって
もＳｉＯ□であっても堆積し、選択的な＾１堆積は、本
質的に不可能である。
本発明者による特願昭６０−２１１１４９号によれば、
ＴＭＡを用いた場合、クエへから離れた気相中でプラズ
マによりＴＭＡ分子を励起・分解し、励起・分解した分
子を用いてウニへ表面での熱または熱と紫外線照射によ
る反応により、炭素混入のない＾λ堆積が可能である。
ＴＭＡを用いた場合、クエへから離れた気相中でプラズ
マによりＴＭＡ分子を励起・分解し、励起・分解した分
子を用いてウニへ表面での熱または熱と紫外線照射によ
る反応により、炭素混入のない＾λ堆積が可能である。
また、同じく、本発明者によるＥｘｔｅｎｄｅｄ Ａｂ
ｓ。
ｓ。
ｏｆ ２０ｔｈ Ｓｏｌｌｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｅｖｉｃ
ｅｓ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（１９８８） ＋１
．５７３では、ＴＭＡを用い、Ｈ２雰囲気高周波（７３
，５６Ｍ１（２）プラズマでＴＭＡを励起し、２６０℃
−３５０℃に加熱されたＳｔまたは、熱酸化５ｉＯｚウ
エハ上に炭素混入のないへ１膜が１０〜２０人／分の堆
積速度で堆積することが示されている。
ｅｓ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（１９８８） ＋１
．５７３では、ＴＭＡを用い、Ｈ２雰囲気高周波（７３
，５６Ｍ１（２）プラズマでＴＭＡを励起し、２６０℃
−３５０℃に加熱されたＳｔまたは、熱酸化５ｉＯｚウ
エハ上に炭素混入のないへ１膜が１０〜２０人／分の堆
積速度で堆積することが示されている。
特願昭６０−２１１１４９および、Ｅｘｔｅｎｄｅｄ
Ａｂｓｔｒａｃｔｏｆ ２０ｔｈ ５ｏｌｉｄ ５ｔａ
ｔｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（
１９８８） ｐ、５７３に示される手法では、ｌ薄膜の
堆積例は示されているが、Ｓｉｎ、をバターニングした
Ｓｉウェハ上においてＳｉ露出部のみに八１を選択的に
堆積する手法については言及されていない。Ｅｘｔｅｎ
ｄｅｄ Ａｂｓｔｒａｃｔ ｏｆ ２０ｔｈ ５ｏｌｉ
ｄ ５ｔａｔｅＤｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉ
ａｌｓ（１９８８）ｐ、５７３では、熱酸化ＳｉＯ□ウ
ェハ上とＳｉウェハ上で同程度の堆積速度で八１が堆積
すると示されている。
Ａｂｓｔｒａｃｔｏｆ ２０ｔｈ ５ｏｌｉｄ ５ｔａ
ｔｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（
１９８８） ｐ、５７３に示される手法では、ｌ薄膜の
堆積例は示されているが、Ｓｉｎ、をバターニングした
Ｓｉウェハ上においてＳｉ露出部のみに八１を選択的に
堆積する手法については言及されていない。Ｅｘｔｅｎ
ｄｅｄ Ａｂｓｔｒａｃｔ ｏｆ ２０ｔｈ ５ｏｌｉ
ｄ ５ｔａｔｅＤｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉ
ａｌｓ（１９８８）ｐ、５７３では、熱酸化ＳｉＯ□ウ
ェハ上とＳｉウェハ上で同程度の堆積速度で八１が堆積
すると示されている。
［発明が解決しようとする課題］
以上のように、近年より高集積化が望まれている半導体
の技術分野において、高集積化され、かつ高性能化され
た半導体装置を廉価に提供するためには、改善すべき余
地が多く存在していた。
の技術分野において、高集積化され、かつ高性能化され
た半導体装置を廉価に提供するためには、改善すべき余
地が多く存在していた。
本発明は、上述した技術的課題に鑑みてなされたもので
あり、導電体として良質なＡｌ１もしくはＡｌ２−５ｉ
膜を制御性良く所望の位置に形成し得る堆積膜形成法を
提供することを目的とする。
あり、導電体として良質なＡｌ１もしくはＡｌ２−５ｉ
膜を制御性良く所望の位置に形成し得る堆積膜形成法を
提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］
かかる目的を達成するために本発明堆積膜形成方法は、
プラズマＣＶＤ法を用いてアルミニウム膜を形成する堆
積膜形成法において、 （ａ）電子供与性の表面（Ａ）と非電子供与性の表面（
Ｂ）とを有する基体を、プラズマ中への逆流防止手段を
具備した堆積膜形成用の空間に配する工程、および （ｂ）トリメチルアルミニウムのガスと水素ガスとを前
記堆積膜形成用の空間に導入する工程を含み、前記アル
ミニウム膜を前記電子供与性の表面（Ａ）に選択的に形
成することを特徴とする。
プラズマＣＶＤ法を用いてアルミニウム膜を形成する堆
積膜形成法において、 （ａ）電子供与性の表面（Ａ）と非電子供与性の表面（
Ｂ）とを有する基体を、プラズマ中への逆流防止手段を
具備した堆積膜形成用の空間に配する工程、および （ｂ）トリメチルアルミニウムのガスと水素ガスとを前
記堆積膜形成用の空間に導入する工程を含み、前記アル
ミニウム膜を前記電子供与性の表面（Ａ）に選択的に形
成することを特徴とする。
［作 用］
まず、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を用いた＾１
堆積について概説する。ＴＭＡは、以下の化学式で表さ
れる。
堆積について概説する。ＴＭＡは、以下の化学式で表さ
れる。
ＴＭＡ ： ＡＪＺ （ＣＨｓ）ａＴＭＡは
、室温で以下のような二量体構造をしているといわれて
いる。
、室温で以下のような二量体構造をしているといわれて
いる。
ＴＭＡは、有機金属としては、古くから化学工学の分野
では触媒材料として広く用いられてきた材料である。
では触媒材料として広く用いられてきた材料である。
一殻に、有機金属分解反応は、金属原子の種類、金属原
子に結合しているアルキル基の種類および励起・分解手
段によって大きく異なるので、個々の材料毎に励起・分
解反応を解明しなければならない。ＴＭＡについては、
化学気相堆積法にかかわる反応としては、以下の点が明
らかになりている。
子に結合しているアルキル基の種類および励起・分解手
段によって大きく異なるので、個々の材料毎に励起・分
解反応を解明しなければならない。ＴＭＡについては、
化学気相堆積法にかかわる反応としては、以下の点が明
らかになりている。
気相中における熱分解は、＾Ｘ−Ｃ０，結合の切断され
るラジカル分解であり、１５０℃以下の低温では雰囲気
水素と反応してＣＨ４を生じ、最終的にＡ℃を生成する
。しかし、３００℃以上の高温では、雰囲気に水素が存
在してもＣＨ３基がＴＭＡからＨを引き抜き最終的にＡ
ＪＺ−Ｃ化合物が生成される。
るラジカル分解であり、１５０℃以下の低温では雰囲気
水素と反応してＣＨ４を生じ、最終的にＡ℃を生成する
。しかし、３００℃以上の高温では、雰囲気に水素が存
在してもＣＨ３基がＴＭＡからＨを引き抜き最終的にＡ
ＪＺ−Ｃ化合物が生成される。
光、もしくはＨ２雰囲気高周波（１３，５６ＭＨｚ）プ
ラズマにおいて電力密度のある程度制限された領域にお
いては、２つのＡＪＺ間の橋掛けＣＨ３のカップリング
によりＣ，Ｈ，が生じる。
ラズマにおいて電力密度のある程度制限された領域にお
いては、２つのＡＪＺ間の橋掛けＣＨ３のカップリング
によりＣ，Ｈ，が生じる。
ＴＭＡを用いたマグネトロンプラズマＣＶＤ法により、
ＡＪ２堆積が試みられているが、堆積膜中に数〜数十％
の炭素原子が混入してしまい、且つ堆積膜の抵抗率もバ
ルク値の５〜２０倍と非常に大きくなってしまう。炭素
が混入するのは、ＴＭＡを過度に分解してしまうためで
ある。しかも、プラズマ、もしくは、マグネトロンプラ
ズマＣＶＤ法は、気相中での反応を基礎とするため、原
理的に選択成長もしくは、選択堆積を可能とすることが
できない。
ＡＪ２堆積が試みられているが、堆積膜中に数〜数十％
の炭素原子が混入してしまい、且つ堆積膜の抵抗率もバ
ルク値の５〜２０倍と非常に大きくなってしまう。炭素
が混入するのは、ＴＭＡを過度に分解してしまうためで
ある。しかも、プラズマ、もしくは、マグネトロンプラ
ズマＣＶＤ法は、気相中での反応を基礎とするため、原
理的に選択成長もしくは、選択堆積を可能とすることが
できない。
印加高周波電力を制御することにより、高周波放電Ｈ２
プラズマ中でＴＭＡ分子は、 と安定なＣ，Ｈ６に励起・分解する。Ａｌ１ （ＣＨ３
）２と安定な分子種に励起・分解する状態を選択励起状
態と呼ばれる。選択励起されたＡｌ１ （ＣＨＩ）２等
の励起分子種が加熱されたＳｊウェハ上に輸送されると
炭素混入のないｌ膜が堆積する。しかし、ガス流が、ウ
ェハ上で跳ね返り、プラズマ中で発生した励起分子種が
効率よくウェハへ輸送されなかったり、本来排出される
べきに２Ｈ８やＡ℃堆積反応後に生じるＣＨ４等の分子
が反応管中の対流もしくは渦の発生によってプラズマ中
へ逆流し、選択励起状態が破れてＡＪ２堆積反応に不必
要な反応を生じてしまうためと考えられるが、堆積速度
が小さく、下地基板の種類による選択性も生じないこと
がある。
プラズマ中でＴＭＡ分子は、 と安定なＣ，Ｈ６に励起・分解する。Ａｌ１ （ＣＨ３
）２と安定な分子種に励起・分解する状態を選択励起状
態と呼ばれる。選択励起されたＡｌ１ （ＣＨＩ）２等
の励起分子種が加熱されたＳｊウェハ上に輸送されると
炭素混入のないｌ膜が堆積する。しかし、ガス流が、ウ
ェハ上で跳ね返り、プラズマ中で発生した励起分子種が
効率よくウェハへ輸送されなかったり、本来排出される
べきに２Ｈ８やＡ℃堆積反応後に生じるＣＨ４等の分子
が反応管中の対流もしくは渦の発生によってプラズマ中
へ逆流し、選択励起状態が破れてＡＪ２堆積反応に不必
要な反応を生じてしまうためと考えられるが、堆積速度
が小さく、下地基板の種類による選択性も生じないこと
がある。
本発明では、ＴＭＡをＨ２雰囲気プラズマで選択的に励
起・分解することは従来技術と同様であるが、プラズマ
中で生成する励起分子種とを堆積膜形成用の空間（反応
管）内で対流や渦に起因した逆流が生じることなく、ウ
ェハ上に輸送されるようにし、ウェハ上でＡｌ１を堆積
させる。励起分子種が効率よくウェハ上に輸送され、不
要な反応が生じないので平坦性が高く且つ高品質のＡｎ
が堆積するばかりでなく、下地基板の種類による選択性
が生じた。
起・分解することは従来技術と同様であるが、プラズマ
中で生成する励起分子種とを堆積膜形成用の空間（反応
管）内で対流や渦に起因した逆流が生じることなく、ウ
ェハ上に輸送されるようにし、ウェハ上でＡｌ１を堆積
させる。励起分子種が効率よくウェハ上に輸送され、不
要な反応が生じないので平坦性が高く且つ高品質のＡｎ
が堆積するばかりでなく、下地基板の種類による選択性
が生じた。
［実施例］
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施態様につ
いて説明する。
いて説明する。
本発明においては、導電性堆積膜として良質のＡｌ１も
しくはＡ１−５ｔ膜を基体上に選択的に堆積させるため
にＣＶＤ法を用いるものである。
しくはＡ１−５ｔ膜を基体上に選択的に堆積させるため
にＣＶＤ法を用いるものである。
すなわち、堆積膜の構成要素となる原子を少なくとも１
つ含む原料ガスとして有機金属であるトリメチルアルミ
ニウム（ＴＭＡ） 化学式 ＡＪ！ （ＣＨ３）３ と、原料ガスとしてのＳｉ原子を含むガスとを使用し、
かつ反応ガスとしてＨ２を使用し、これらの混合ガスに
よる気相成長により基体上に選択的にＡｎもしくは＾ｘ
−ｓｉ膜を形成する。
つ含む原料ガスとして有機金属であるトリメチルアルミ
ニウム（ＴＭＡ） 化学式 ＡＪ！ （ＣＨ３）３ と、原料ガスとしてのＳｉ原子を含むガスとを使用し、
かつ反応ガスとしてＨ２を使用し、これらの混合ガスに
よる気相成長により基体上に選択的にＡｎもしくは＾ｘ
−ｓｉ膜を形成する。
本発明の適用可能な基体は、八にもしくはＡ１−Ｓｉの
堆積する表面を形成するための第１の基体表面材料と、
ＡｆＬもしくは＾Ｉｔ−５ｉの堆積しない表面を形成す
るための第２の基体表面材料とを有するものである。そ
して、第１の基体表面材料としては、電子供与性を有す
る材料を用いる。
堆積する表面を形成するための第１の基体表面材料と、
ＡｆＬもしくは＾Ｉｔ−５ｉの堆積しない表面を形成す
るための第２の基体表面材料とを有するものである。そ
して、第１の基体表面材料としては、電子供与性を有す
る材料を用いる。
この電子供与性について以下詳細に説明する。
電子供与性材料とは、基体中に自由電子が存在している
か、もしくは自由電子を意図的に生成せしめたかしたも
ので、例えば基体表面上に付着した原料ガス分子との電
子授受により化学反応が促進される表面を有する材料を
いう。例えば、一般に金属や半導体がこれに相当する。
か、もしくは自由電子を意図的に生成せしめたかしたも
ので、例えば基体表面上に付着した原料ガス分子との電
子授受により化学反応が促進される表面を有する材料を
いう。例えば、一般に金属や半導体がこれに相当する。
金属もしくは半導体表面に薄い酸化膜が存在しているも
のも含まれる。それは基体と付着原料分子間で電子授受
により化学反応が生ずるからである。
のも含まれる。それは基体と付着原料分子間で電子授受
により化学反応が生ずるからである。
具体的には、単結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質
シリコン等の半導体、ＩＩＩ族元素としてのＧａ、Ｉｎ
、八１とＶ族元素としてのＰ、Ａｓ、Ｎとを組合せて成
る二元系もしくは三元系もしくは四元系ｎｒ −ｖ族化
合物半導体、タングステン、モリブデン、タンタル、タ
ングステンシリサイド、チタンシリサイド、アルミニウ
ム、アルミニウムシリコン、チタンアルミニウム、チタ
ンナイトライド。
シリコン等の半導体、ＩＩＩ族元素としてのＧａ、Ｉｎ
、八１とＶ族元素としてのＰ、Ａｓ、Ｎとを組合せて成
る二元系もしくは三元系もしくは四元系ｎｒ −ｖ族化
合物半導体、タングステン、モリブデン、タンタル、タ
ングステンシリサイド、チタンシリサイド、アルミニウ
ム、アルミニウムシリコン、チタンアルミニウム、チタ
ンナイトライド。
銅、アルミニウムシリコン鋼、アルミニウムパラジウム
、チタン、モリブデンシリサイド、タンタルシリサイド
等の金属１合金およびそれらのシリサイド等を含む。
、チタン、モリブデンシリサイド、タンタルシリサイド
等の金属１合金およびそれらのシリサイド等を含む。
これに対して、Ａ１もしくは＾Ｉｔ −５ｒが選択的に
堆積しない表面を形成する材料、すなわち非電子供与性
材料としては、熱酸化、 ＣＶＤ等により酸化シリコン
、 ＢＳＧ、ＰＳＧ、ＢＰＳＧ等のガラスまたは酸化膜
、ｆｐｃＶＤ、ツー１ズマＣＶＤ、減圧ＣＶＤ 、 Ｅ
ＣＲ−ＣＶＤ法等によるシリコン窒化膜等である。
堆積しない表面を形成する材料、すなわち非電子供与性
材料としては、熱酸化、 ＣＶＤ等により酸化シリコン
、 ＢＳＧ、ＰＳＧ、ＢＰＳＧ等のガラスまたは酸化膜
、ｆｐｃＶＤ、ツー１ズマＣＶＤ、減圧ＣＶＤ 、 Ｅ
ＣＲ−ＣＶＤ法等によるシリコン窒化膜等である。
このような構成の基体に対して、Ａｎもしくは＾Ｉｔ−
５ｉは、原料ガスと４１２の反応系において以下の反応
で堆積する。
５ｉは、原料ガスと４１２の反応系において以下の反応
で堆積する。
まず、高周波放電プラズマ中で
Ａ１□（ＣＨｓ）ｓ → Ａｌ１ （Ｃ）Ｉ）２ ＋
Ｃ２Ｈ８の反応により気相中でＡｌ１２ （ＣＨ３
）８を生じる。
Ｃ２Ｈ８の反応により気相中でＡｌ１２ （ＣＨ３
）８を生じる。
Ａｌ１ （ＣＨ３）２は、ウェハ上に輸送され、以下の
反応で八１が堆積する。又、Ｓｉ、Ｈ，等の添加により
＾１ｌ−５ｉ合金が堆積するのは、基体表面に到達した
５ｉ２Ｈ，が表面化学反応により分解し堆積膜中に取り
込まれることによる。
反応で八１が堆積する。又、Ｓｉ、Ｈ，等の添加により
＾１ｌ−５ｉ合金が堆積するのは、基体表面に到達した
５ｉ２Ｈ，が表面化学反応により分解し堆積膜中に取り
込まれることによる。
第１図は、本発明の適用可能な堆積膜形成装置を示す模
式図である。
式図である。
本例では、逆流防止手段として、堆積膜形成用の空間を
構成する反応管を、その形状を適切に定めることにより
達成する。すなわち、反応管を、そのプラズマ発生領域
３２の部分の断面積が拡大して行く形状、例えばホーン
形状（円錐形状や角錐形状）とする。
構成する反応管を、その形状を適切に定めることにより
達成する。すなわち、反応管を、そのプラズマ発生領域
３２の部分の断面積が拡大して行く形状、例えばホーン
形状（円錐形状や角錐形状）とする。
１はシリコンウェハで、へ１堆積時には、ホーン形をし
た部分を有する石英製の反応管２中にセットされる。石
英反応管２の外部には、高周波プラズマ発生用金属電極
３が取りつけられている。金属電極には、公知の３電極
方式を用い、励起電極の両側を接地電極で囲んでいる。
た部分を有する石英製の反応管２中にセットされる。石
英反応管２の外部には、高周波プラズマ発生用金属電極
３が取りつけられている。金属電極には、公知の３電極
方式を用い、励起電極の両側を接地電極で囲んでいる。
励起電極と接地電極間で、放電が生ずる。ウェハホルダ
の有無により、プラズマ発生領域の形状は、はとんど変
化しない。３電極方式にすることにより、石英反応管２
の中に発生するプラズマの発生領域３２を電極近傍に閉
じ込めることができる。プラズマ発生領域は、点々で示
した部分である。プラズマ発生には、発振周波数略々１
３．５６ＭＨ，の高周波電源４を用いる。３電極構造に
より、電界は、はぼ、金属電極に集中するため、基体上
への荷電粒子損傷は、はとんど生じない。
の有無により、プラズマ発生領域の形状は、はとんど変
化しない。３電極方式にすることにより、石英反応管２
の中に発生するプラズマの発生領域３２を電極近傍に閉
じ込めることができる。プラズマ発生領域は、点々で示
した部分である。プラズマ発生には、発振周波数略々１
３．５６ＭＨ，の高周波電源４を用いる。３電極構造に
より、電界は、はぼ、金属電極に集中するため、基体上
への荷電粒子損傷は、はとんど生じない。
第１図の実施例では、反応管形状を第１図に示す様にホ
ーン形にすることでガスの流束を対流や渦なく輸送させ
ている。圧力が大気圧から略々数十ｔｏｒｒの粘性流領
域で反応管形状をホーン形にして反応管内でのガスの対
流等をなくす方法があるが、第１図の装置では、圧力が
０．１乃至１０ｔｏｒｒの中間流領域で用いている。ホ
ーンの開き角は、圧力により最適値が異なるが、圧力０
．５乃至２．０ｔｏｒｒの範囲では、１０乃至２０９で
良い。
ーン形にすることでガスの流束を対流や渦なく輸送させ
ている。圧力が大気圧から略々数十ｔｏｒｒの粘性流領
域で反応管形状をホーン形にして反応管内でのガスの対
流等をなくす方法があるが、第１図の装置では、圧力が
０．１乃至１０ｔｏｒｒの中間流領域で用いている。ホ
ーンの開き角は、圧力により最適値が異なるが、圧力０
．５乃至２．０ｔｏｒｒの範囲では、１０乃至２０９で
良い。
有機金属容器１３に配管１４からＨ２ガスを流し、有機
金属ＴＭＡを気化させて、反応容器２へ有機金属を導く
。配管１５からは、希釈用水素及びＳｉ２Ｈ６ガスを流
す。
金属ＴＭＡを気化させて、反応容器２へ有機金属を導く
。配管１５からは、希釈用水素及びＳｉ２Ｈ６ガスを流
す。
バルブ２７と２８の役割は、次の通りである。
配管１４及び配管１５内を充分パージする際にはバルブ
２８を閉、バルブ２７を開として、配管１４及び配管１
５をパージする。原料ガスを反応管へ導く際には、バル
ブ２８を開、バルブ２７閉とする。
２８を閉、バルブ２７を開として、配管１４及び配管１
５をパージする。原料ガスを反応管へ導く際には、バル
ブ２８を開、バルブ２７閉とする。
ニードルバルブ２９は、ＴＭＡボンベ入口側圧力を略大
気圧にするために用いる。圧力計１８の指示値を見なが
らニードルバルブ２９の開度を調整する。
気圧にするために用いる。圧力計１８の指示値を見なが
らニードルバルブ２９の開度を調整する。
ＴＭＡ等の有機金属は、Ｈ２が存在すると気相中及びス
テンレス配管表面での触媒反応等により、ＣＨ３基がＨ
２と反応してＣＨ４を生成して分解してしまう。
テンレス配管表面での触媒反応等により、ＣＨ３基がＨ
２と反応してＣＨ４を生成して分解してしまう。
特に、成膜前に、ＴＭＡの流れるステンレス配管部分を
ベーキング処理を施し、ステンレス表面の吸着水分等を
放出させると、ステンレス表面は、活性化し、その後Ｔ
Ｍ八へ子が吸着しやすくなり、ステンレス表面での触媒
反応によるＴＭＡ分子の分解が進行しやすくなる。従っ
て、ＴＭＡ容器から反応管までのステンレス配管距離が
不必要に長いと、ＴＭ八へ子が、反応管へ至る途中で分
解し、特に成膜初期に、純粋なＴＭＡ分子が反応管へ到
達しないと、難しく、平坦性にすぐれたＡｌ１膜の成膜
が難しい。
ベーキング処理を施し、ステンレス表面の吸着水分等を
放出させると、ステンレス表面は、活性化し、その後Ｔ
Ｍ八へ子が吸着しやすくなり、ステンレス表面での触媒
反応によるＴＭＡ分子の分解が進行しやすくなる。従っ
て、ＴＭＡ容器から反応管までのステンレス配管距離が
不必要に長いと、ＴＭ八へ子が、反応管へ至る途中で分
解し、特に成膜初期に、純粋なＴＭＡ分子が反応管へ到
達しないと、難しく、平坦性にすぐれたＡｌ１膜の成膜
が難しい。
従って、ＴＭ＾ボンベを反応管に直近に配置することが
望ましい、又、ＴＭＡボンベ付近の一点頭線で囲まれる
領域は、一体止することが望ましい。
望ましい、又、ＴＭＡボンベ付近の一点頭線で囲まれる
領域は、一体止することが望ましい。
実施例で示す様に、本発明者によるバイパスバルブ付有
機金属容器を用い、且つボンベまわり一体化構造配管を
用いると選択性の維持される時間が長くなる。
機金属容器を用い、且つボンベまわり一体化構造配管を
用いると選択性の維持される時間が長くなる。
第１図の装置において、プラズマの発生した状態でＴＭ
Ａを反応管２に導入すると、Ａｎもしくは＾１−ｓｉが
電子供与性基体上に選択的に堆積する。
Ａを反応管２に導入すると、Ａｎもしくは＾１−ｓｉが
電子供与性基体上に選択的に堆積する。
Ａ１の堆積は、雰囲気ガス、反応管圧力、基体温度によ
って変化する。
って変化する。
雰囲気ガスには、Ｈ２を用いる。
有機金属の分解反応は、一般に、金属原子の種類、金属
原子に結合しているアルキル基の種類。
原子に結合しているアルキル基の種類。
数、によって、反応形態は、異なるが、ＴＭＡからＡ１
を堆積させる場合は、水素ガス（Ｈ３）が、反応ガスと
して必要である。
を堆積させる場合は、水素ガス（Ｈ３）が、反応ガスと
して必要である。
十分な水素があるならば、＾「等の不活性ガスが混って
いてもかまわない。
いてもかまわない。
反応管圧力は、０．１〜１０ｔｏｒｒで３℃は堆積し、
望ましくは、０．５〜１．５ｔｏｒｒである。
望ましくは、０．５〜１．５ｔｏｒｒである。
プラズマ印加電力は、非常に敏感であり、本装置の場合
、０．０２Ｗ／ｃｍ’の電力密度では、基体温度１８０
°−３５０℃の範囲では、ｌは堆積しない。
、０．０２Ｗ／ｃｍ’の電力密度では、基体温度１８０
°−３５０℃の範囲では、ｌは堆積しない。
また、０．１８Ｗ／ｃｍ’以上の電力密度では、堆積膜
にＣが混入し、望ましくは、０．０３〜０．０８Ｗ／ｃ
ｍ’である。
にＣが混入し、望ましくは、０．０３〜０．０８Ｗ／ｃ
ｍ’である。
電力密度は、プラズマ発生に要する電力をプラズマ発生
堆積で割った値である。
堆積で割った値である。
プラズマ電力密度０．０３〜０．０６Ｗ／ｃａ＋’の時
、基体温度１８０−３５０℃の範囲で、電子供与性表面
上のみにＡ１が選択的に堆積する。
、基体温度１８０−３５０℃の範囲で、電子供与性表面
上のみにＡ１が選択的に堆積する。
基体温度以外の全圧力、プラズマ電力、ＴＭＡ輸送量等
の堆積条件一定のもとで、堆積させると、堆積速度は、
１８０−３５０℃の範囲でアレニウスプロットにのる表
面反応律速過程で、３℃は堆積する。
の堆積条件一定のもとで、堆積させると、堆積速度は、
１８０−３５０℃の範囲でアレニウスプロットにのる表
面反応律速過程で、３℃は堆積する。
本発明により選択的に堆積される３℃もしくは＾Ｊ２−
５ｉ膜は、４００Å以下の膜であっても連続かつ平坦で
あり、抵抗率もバルブ値２．７μΩ・ｃｍとほぼ等しい
高品値Ａ１膜であった。
５ｉ膜は、４００Å以下の膜であっても連続かつ平坦で
あり、抵抗率もバルブ値２．７μΩ・ｃｍとほぼ等しい
高品値Ａ１膜であった。
従って、４５０℃ｌｈｒの熱処理によっても、ヒロック
の発生もなく、且つ、Ｓｉとのコンタクト部でのビット
の発生も生じなかワた。
の発生もなく、且つ、Ｓｉとのコンタクト部でのビット
の発生も生じなかワた。
ＴＭＡは、蒸気圧が室温で１０ｔｏｒｒと大きく、従来
、選択ＣＶＤの試みられていたＴＩＢＡ （蒸気圧室温
で０．１ｔｏｒｒ）に比較して、容易に多量に輸送がで
きるので、多数枚クエへへの堆積が容易であり、選択Ａ
ｊ２ＣＶＤ法を超ＬＳＩプロセスへ適用しやすい。
、選択ＣＶＤの試みられていたＴＩＢＡ （蒸気圧室温
で０．１ｔｏｒｒ）に比較して、容易に多量に輸送がで
きるので、多数枚クエへへの堆積が容易であり、選択Ａ
ｊ２ＣＶＤ法を超ＬＳＩプロセスへ適用しやすい。
これに対して、本例のような渦防止手段が設けられない
第２図のような構成、すなわち直管形状の部分を有した
反応管２′を用い、ウェハを流れの軸線に対して垂直に
配した構成では、ガス流がウェハ１上ではね返り、プラ
ズマ中で発生した励起分子種が効率よくウェハへ輸送さ
れなかったり、本来排出されるべきＣ２Ｈ８や＋ｌ堆積
反応後に生じるＣＨ４等の分子が反応管２′内で逆流し
て選択励起状態が破れてＡ１堆積反応に不必要な反応を
生じてしまうためと考えられるが、堆積速度が１０〜２
０人／分と小さく、下地基板の種類による選択性も現れ
なかった。
第２図のような構成、すなわち直管形状の部分を有した
反応管２′を用い、ウェハを流れの軸線に対して垂直に
配した構成では、ガス流がウェハ１上ではね返り、プラ
ズマ中で発生した励起分子種が効率よくウェハへ輸送さ
れなかったり、本来排出されるべきＣ２Ｈ８や＋ｌ堆積
反応後に生じるＣＨ４等の分子が反応管２′内で逆流し
て選択励起状態が破れてＡ１堆積反応に不必要な反応を
生じてしまうためと考えられるが、堆積速度が１０〜２
０人／分と小さく、下地基板の種類による選択性も現れ
なかった。
（実施例１）
Ａｊ２堆積手順は次の通りである。第１図に示した装置
で排気設備１２により、反応管２内を略々１０−’Ｔｏ
ｒｒに排気する。但し、反応管２内の真空度は、１ ｘ
ｔｏ””Ｔｏｒｒより悪くてもＡ１は堆積する。
で排気設備１２により、反応管２内を略々１０−’Ｔｏ
ｒｒに排気する。但し、反応管２内の真空度は、１ ｘ
ｔｏ””Ｔｏｒｒより悪くてもＡ１は堆積する。
Ｓｔウェハを洗浄後、搬送室９を大気圧に開放しＳｉウ
ウェを搬送室９に装填する。排気設備１０を用いて搬送
室９を略々Ｉ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒに排気ｓｉｔ、、
その後、ゲートバルブ８を開はクエへをウェハホルダー
７に装着する。
ウェを搬送室９に装填する。排気設備１０を用いて搬送
室９を略々Ｉ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒに排気ｓｉｔ、、
その後、ゲートバルブ８を開はクエへをウェハホルダー
７に装着する。
本実施例では、配管１４及び配管１５から水素ガスを流
した。バルブ２８を閉、バルブ２７を開とし、配管内を
十分パージする。又、Ａ１堆積に先立ちＴＭ＾ボンベ内
パージするためにバルブ２６を閉、バルブ２４、及びバ
ルブ２５を開としてＴＭＡボンベ内をパージする。 Ｔ
Ｍ＾ボンベをパージする際は、バルブ２７を開として水
素キャリアガスと共に排気する。パージ後、一端ＴＭ＾
ボンベ内へのキャリアガスの導入は停止しておく。
した。バルブ２８を閉、バルブ２７を開とし、配管内を
十分パージする。又、Ａ１堆積に先立ちＴＭ＾ボンベ内
パージするためにバルブ２６を閉、バルブ２４、及びバ
ルブ２５を開としてＴＭＡボンベ内をパージする。 Ｔ
Ｍ＾ボンベをパージする際は、バルブ２７を開として水
素キャリアガスと共に排気する。パージ後、一端ＴＭ＾
ボンベ内へのキャリアガスの導入は停止しておく。
配管１４及び配管１５から水素ガスを反応管に流し、ス
ローリークバルブ１１の開度を調整して反応管２内の圧
力を所定の値にする。
ローリークバルブ１１の開度を調整して反応管２内の圧
力を所定の値にする。
本実施例の典型的圧力は、０．７Ｔｏｒｒである。その
後、ヒータ６に通電してクエへを加熱する。
後、ヒータ６に通電してクエへを加熱する。
ウェハ温度が所定の温度に到達した後、プラズマ発生電
源４から所定の電力を印加して反応管２内にプラズマを
発生させる。プラズマの発生周波数は、１３．５６ＭＨ
ｚである。プラズマの発生した後、配管１４からの水素
ガスをＴＭＡ容器内に導入し、ＴＭＡの輸送を開始する
。ＴＭＡの輸送の開始と共に＾１が堆積する。所定の堆
積時間の経過した後、ＴＭへの輸送を停止し、又プラズ
マの発生も停止する。
源４から所定の電力を印加して反応管２内にプラズマを
発生させる。プラズマの発生周波数は、１３．５６ＭＨ
ｚである。プラズマの発生した後、配管１４からの水素
ガスをＴＭＡ容器内に導入し、ＴＭＡの輸送を開始する
。ＴＭＡの輸送の開始と共に＾１が堆積する。所定の堆
積時間の経過した後、ＴＭへの輸送を停止し、又プラズ
マの発生も停止する。
ヒータ６への通電を停止し、クエへを冷却する。
反応管２への水素ガスの供給を停止して、反応管２内を
排気した後、ウェハを搬送室へ移送し、搬入室のみを大
気圧に開放してクエへを取り出す。
排気した後、ウェハを搬送室へ移送し、搬入室のみを大
気圧に開放してクエへを取り出す。
以上が＾１堆積手順の概略である。
尚、本実施例で用いた有機金属容器には、キャリアガス
の流入用バルブ２４と、流出用バルブ２５の２個が設け
られているものを用いた。
の流入用バルブ２４と、流出用バルブ２５の２個が設け
られているものを用いた。
次に本実施例における試料作製を説明する。
Ｓｔ基体（Ｎ型１〜２ΩＣ■）を水素燃焼方式（Ｈ２：
４ＪＲＭ、Ｏ□：２ＪＲＭ）により１０００℃の温度で
熱酸化を行なった。
４ＪＲＭ、Ｏ□：２ＪＲＭ）により１０００℃の温度で
熱酸化を行なった。
膜厚は７０００人±５００人であり、屈折率は１．４６
であった。この５１基体全面にホトレジストを塗布し、
露光機により所望のパターンを焼きつける。
であった。この５１基体全面にホトレジストを塗布し、
露光機により所望のパターンを焼きつける。
パターンは０，２５μｌＸＱ、２５μＱｌ〜１００μ口
Ｘ １００μ踵の各種の孔が開孔する様なものである。
Ｘ １００μ踵の各種の孔が開孔する様なものである。
ホトレジストを現像後反応性イオンエツチング（ＲＩＥ
）等でホトレジストをマスクとして下地の５ｉｎ２をエ
ツチングし、部分的に基体Ｓｉを露出させた。このよう
にして０．２５μｍ Ｘｏ、２５μｍ 〜１００ μ１
ＩＩＸ１００μｍの各種の大きさの５ｉ０２の孔を有す
る試料を用意した。
）等でホトレジストをマスクとして下地の５ｉｎ２をエ
ツチングし、部分的に基体Ｓｉを露出させた。このよう
にして０．２５μｍ Ｘｏ、２５μｍ 〜１００ μ１
ＩＩＸ１００μｍの各種の大きさの５ｉ０２の孔を有す
る試料を用意した。
基板温度を、１０通り、プラズマ電力を６通り設定し、
それらの組合せ６０通りについて、各々、１０枚の試料
に対して前述した手順に従って堆積した。
それらの組合せ６０通りについて、各々、１０枚の試料
に対して前述した手順に従って堆積した。
堆積条件は、
全圧 ０．７ｔｏｒｒ
ＴＭＡ分圧 １．５ Ｘ １０−’ｔｏｒｒ で
ある。
ある。
堆積されたＡｌ１膜の評価結果を表１に示す。
１７０℃以下の基体温度の時、もしくは、プラズマ電力
が、０．０２Ｗ／ｃｍ３以下の時、２時間の堆積によフ
ても、Ｓｔ上、Ｓ ｉ０２上共に、堆積は生じなかった
。
が、０．０２Ｗ／ｃｍ３以下の時、２時間の堆積によフ
ても、Ｓｔ上、Ｓ ｉ０２上共に、堆積は生じなかった
。
０．１８Ｗ／ｃｍ’のプラズマ電力印加時には、膜の堆
積が生じたが、炭素の混入がある。
積が生じたが、炭素の混入がある。
３７０℃以上の基体温度では、極端に堆積速度が減少し
、堆積膜中に炭素が混入した。
、堆積膜中に炭素が混入した。
要するに、基体温度１８０℃〜３５０℃、プラズマ電力
０．０３〜０．０６Ｗ／ｃｍ’ ｆｔル条件下テ、Ａ℃
が堆積した。
０．０３〜０．０６Ｗ／ｃｍ’ ｆｔル条件下テ、Ａ℃
が堆積した。
堆積したへ１膜は、いずれも４００人の膜厚で、連続か
つ平坦で抵抗率も２．７〜３．０μΩ・ｃｍとバルク並
であった。膜厚１μ■でも抵抗率は、２．７〜３．０μ
Ω・ｃｍであった。オージェ分析、光電子分光分析では
Ｃの混入は検出されなかった。し、ｂ）し、基体温度が
、３００℃以上の時、１０００Å以上の膜厚では反射率
が若干低下し平坦性が劣化した。
つ平坦で抵抗率も２．７〜３．０μΩ・ｃｍとバルク並
であった。膜厚１μ■でも抵抗率は、２．７〜３．０μ
Ω・ｃｍであった。オージェ分析、光電子分光分析では
Ｃの混入は検出されなかった。し、ｂ）し、基体温度が
、３００℃以上の時、１０００Å以上の膜厚では反射率
が若干低下し平坦性が劣化した。
基体温度１８０℃〜３５０℃、プラズマ電力０．０３Ｉ
ｌｌ／ｃｍ’ 〜ｏ、０８Ｗ／ｃｍ’の条件下の＾１
堆積は、Ｓｌ露出部のみに生じ、ＳｉＯ□上へ堆積は生
じなかった（堆積の選択性は１時間維持された）、プラ
ズマ電力を各々、０．０３゜０．０４５，０．０６ Ｗ
／ｃ＋ａ’一定とした時、堆積速度、Ｄ、Ｒは、基体温
度１８０〜３５０℃の時、 Ｄ、Ｒ，＝ＤＯｅｘｐ（−Ｅ／ｋＴ） Ｄ０＝一定値 Ｅ＝活性化エネルギー に−ボルツマン定数 Ｔ＝基体温度 で表わされた。活性化エネルギーＥは１〜２ｅＶの値で
あった。
ｌｌ／ｃｍ’ 〜ｏ、０８Ｗ／ｃｍ’の条件下の＾１
堆積は、Ｓｌ露出部のみに生じ、ＳｉＯ□上へ堆積は生
じなかった（堆積の選択性は１時間維持された）、プラ
ズマ電力を各々、０．０３゜０．０４５，０．０６ Ｗ
／ｃ＋ａ’一定とした時、堆積速度、Ｄ、Ｒは、基体温
度１８０〜３５０℃の時、 Ｄ、Ｒ，＝ＤＯｅｘｐ（−Ｅ／ｋＴ） Ｄ０＝一定値 Ｅ＝活性化エネルギー に−ボルツマン定数 Ｔ＝基体温度 で表わされた。活性化エネルギーＥは１〜２ｅＶの値で
あった。
（以下余白）
（実施例２）
実施例１と同様の手順で、以下の条件でＡ℃堆積を行っ
た。
た。
堆積条件は、反応管圧力０．７Ｔｏｒｒ、基体温度２７
０℃、プラズマ発生電力密度０．０４５Ｗ／ｃｍ３とし
、ＴＭＡ分圧を５ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒから１．５
Ｘ １０−’Ｔｏｒｒまで変化させた。堆積速度は、Ｔ
Ｍ＾分圧に比例してｌＯ人／分から４０００人／分まで
変化した。 ＴＭ＾分圧によらず、実施例と同じ＜Ｓｔ
の露出した表面のみにｌが堆積した。
０℃、プラズマ発生電力密度０．０４５Ｗ／ｃｍ３とし
、ＴＭＡ分圧を５ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒから１．５
Ｘ １０−’Ｔｏｒｒまで変化させた。堆積速度は、Ｔ
Ｍ＾分圧に比例してｌＯ人／分から４０００人／分まで
変化した。 ＴＭ＾分圧によらず、実施例と同じ＜Ｓｔ
の露出した表面のみにｌが堆積した。
（実施例３）
実施例１と同様の手順で、以下の条件で＾ぶ堆積を行っ
た。
た。
堆積条件は、基体温度２７０℃、プラズマ発生電力密度
０．０４５Ｗ／ｃｍ’、ＴＭＡ分圧１．５ ｘ １０−
’Ｔｏｒｒとし、反応管圧力を０．ＩＴｏｒｒから３
Ｔｏｒｒまで変化させた。
０．０４５Ｗ／ｃｍ’、ＴＭＡ分圧１．５ ｘ １０−
’Ｔｏｒｒとし、反応管圧力を０．ＩＴｏｒｒから３
Ｔｏｒｒまで変化させた。
反応管圧方略々０．５〜１．５Ｔｏｒｒの時、略々２０
０〜４００人／分の堆積速度でＳｉ露出部のみに実施例
１と同じ＜ Ａｉが堆積した０反応管圧力略々０．３
Ｔｏｒｒ以下では、Ｓｉ露出部、Ｓｉｎ□部ともに、２
時間の堆積を行っても堆積は生じなかった。圧力路々１
．５Ｔｏｒｒ以上では、Ｓｉ露出部のみに堆積が生じる
が、堆積速度は、１００〜２００人／分と減少した。
０〜４００人／分の堆積速度でＳｉ露出部のみに実施例
１と同じ＜ Ａｉが堆積した０反応管圧力略々０．３
Ｔｏｒｒ以下では、Ｓｉ露出部、Ｓｉｎ□部ともに、２
時間の堆積を行っても堆積は生じなかった。圧力路々１
．５Ｔｏｒｒ以上では、Ｓｉ露出部のみに堆積が生じる
が、堆積速度は、１００〜２００人／分と減少した。
（実施例４）
実施例１と同じ手順で以下に述べるような構成の基体（
サンプル５−１〜５−１７９）に＾１膜を形成した。
サンプル５−１〜５−１７９）に＾１膜を形成した。
サンプル５−１の準備
電子供与性である第１の基体表面材料としての単結晶シ
リコンの上に、非電子供与性である第２の基体表面材料
としての熱酸化５ｉｎ２膜を形成し、実施例１に示した
ようなフォトリソグラフィー工程によりバターニングを
行い、単結晶シリコン表面を部分的に露出させた。
リコンの上に、非電子供与性である第２の基体表面材料
としての熱酸化５ｉｎ２膜を形成し、実施例１に示した
ようなフォトリソグラフィー工程によりバターニングを
行い、単結晶シリコン表面を部分的に露出させた。
この時の熱酸化ＳｉＯ□膜の膜厚は７０００人、単結晶
シリコンの露出部即ち開口の大きさは３μｍ×３μｍで
あフた。このようにしてサンプル５−１を準備した。（
以下このようなサンプルを“熱酸化５ｉ（ｈ （以下Ｔ
−５ｔ（ｈと略す）／、ＱＬ結晶シリコン”と表記する
こととする）。
シリコンの露出部即ち開口の大きさは３μｍ×３μｍで
あフた。このようにしてサンプル５−１を準備した。（
以下このようなサンプルを“熱酸化５ｉ（ｈ （以下Ｔ
−５ｔ（ｈと略す）／、ＱＬ結晶シリコン”と表記する
こととする）。
サンプル５−２〜５−１７９の準備
サンプル５−２は常圧ＣＶＤになよフて成膜した酸化膜
（以下５ｉｎ２と略す）／単結晶シリコン、サンプル５
−３は常圧ＣＶＤによって成膜したボロンドープの酸化
膜（以下ＢＳＧと略す）／１１結晶シリコン、 サンプル５−４は常圧ＣＶＤによって成膜したリンドー
プの酸化膜（以下ＰＳＧと略す）／単結晶シリコン、 サンプル５−５は常圧ＣＶＤによって成膜したリンおよ
びボロンドープの酸化膜（以下ＢＳＰＧと略す）／単結
晶シリコン、 サンプル５−６はプラズマＣＶＤによって成膜した窒化
膜（以下Ｐ−５：Ｎと略す）／単結晶シリコン、 サンプル５−７は熱窒化膜（以下Ｔ−５：Ｎと略す）／
Ｊｌｌ−結晶シリコン、 サンプル５−８は減圧ＤＣＶＤによフて成膜した窒化膜
（以下ＬＰ−５：Ｎと略す）／ＪＩＬ結晶シリコン、サ
ンプル５−９はＥＣＲ装置によって成膜した窒化膜（以
下Ｅ（：Ｒ−５ＩＮと略す）／単結晶シリコンである。
（以下５ｉｎ２と略す）／単結晶シリコン、サンプル５
−３は常圧ＣＶＤによって成膜したボロンドープの酸化
膜（以下ＢＳＧと略す）／１１結晶シリコン、 サンプル５−４は常圧ＣＶＤによって成膜したリンドー
プの酸化膜（以下ＰＳＧと略す）／単結晶シリコン、 サンプル５−５は常圧ＣＶＤによって成膜したリンおよ
びボロンドープの酸化膜（以下ＢＳＰＧと略す）／単結
晶シリコン、 サンプル５−６はプラズマＣＶＤによって成膜した窒化
膜（以下Ｐ−５：Ｎと略す）／単結晶シリコン、 サンプル５−７は熱窒化膜（以下Ｔ−５：Ｎと略す）／
Ｊｌｌ−結晶シリコン、 サンプル５−８は減圧ＤＣＶＤによフて成膜した窒化膜
（以下ＬＰ−５：Ｎと略す）／ＪＩＬ結晶シリコン、サ
ンプル５−９はＥＣＲ装置によって成膜した窒化膜（以
下Ｅ（：Ｒ−５ＩＮと略す）／単結晶シリコンである。
さらに電子供与性である第１の基体表面材料と非電子供
与性である第２の基体表面材料の組み合わせにより表２
に示したサンプル５−１１〜５−１７９を作成した。第
１の基体表面材料として単結晶シリコン（単結晶Ｓｉ）
、多結晶シリコン（多結晶Ｓｔ） 、非晶質シリコン
（非晶質Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍ
ｏ）、タンタル（Ｔａ） 、タングステンシリサイド（
ｗｓｉ）、チタンシリサイド（ＴｉＳｉ）。
与性である第２の基体表面材料の組み合わせにより表２
に示したサンプル５−１１〜５−１７９を作成した。第
１の基体表面材料として単結晶シリコン（単結晶Ｓｉ）
、多結晶シリコン（多結晶Ｓｔ） 、非晶質シリコン
（非晶質Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍ
ｏ）、タンタル（Ｔａ） 、タングステンシリサイド（
ｗｓｉ）、チタンシリサイド（ＴｉＳｉ）。
アルミニウム（ＡＩ）、アルミニウムシリコン（ＡＩ−
５ｔ） 、チタンアルミニウム（Ａｌ１−Ｔｉ） 、チ
タンナイトライド（Ｔｊ−Ｎ）、銅（Ｃｕ） 、アルミ
ニウムシリコン銅（Ａλ−５ｔ−Ｃｕ） 、アルミニウ
ムパラジウム（八ｐ−Ｐｄ） 、チタン（Ｔｉ）、モリ
ブデンシリサイド（Ｍｏ−５ｔ）タンタルシリサイド（
Ｔａ−５ｉ）を使用した。これらのサンプルおよび＋ｌ
２０３基板、 ５ｉｎ２ガプス基板を用い、次の堆積
条件で ＾１を堆積させ た。
５ｔ） 、チタンアルミニウム（Ａｌ１−Ｔｉ） 、チ
タンナイトライド（Ｔｊ−Ｎ）、銅（Ｃｕ） 、アルミ
ニウムシリコン銅（Ａλ−５ｔ−Ｃｕ） 、アルミニウ
ムパラジウム（八ｐ−Ｐｄ） 、チタン（Ｔｉ）、モリ
ブデンシリサイド（Ｍｏ−５ｔ）タンタルシリサイド（
Ｔａ−５ｉ）を使用した。これらのサンプルおよび＋ｌ
２０３基板、 ５ｉｎ２ガプス基板を用い、次の堆積
条件で ＾１を堆積させ た。
反応管圧力 ０．７Ｔｏｒｒ
７Ｍ３分圧 １．５ ｘ １０−’Ｔｏｒｒプラズ
マ発生電力密度 ０．０４５Ｗ／ｃｍ２堆積時間
２０分 成膜条件は反応管圧力０．３Ｔｏｒｒ、ＤＭＡＨ分圧３
．０×１０−’Ｔｏｒｒ、基体温度３基体温度３腹０る
。
マ発生電力密度 ０．０４５Ｗ／ｃｍ２堆積時間
２０分 成膜条件は反応管圧力０．３Ｔｏｒｒ、ＤＭＡＨ分圧３
．０×１０−’Ｔｏｒｒ、基体温度３基体温度３腹０る
。
このような条件で成膜した結果、サンプル５−１から５
−１７９までのバターニングを施したサンプルに関して
は全て、電子供与性である第１の基体表面にのみＡ１膜
の堆積が起こり、７０００人の深さの開口部を完全に埋
めつくした。Ａｌ２膜の膜質は実施例１で示した同じ条
件で堆積したものと同一の性質を示し、抵抗率２反射率
共に非常に良好であった。一方非電子供与性である第２
の基体表面にはＡＩｌ、膜は全く堆積せず完全な選択性
が得られた。非電子供与性であるＡｆＬ２０３基板およ
びＳｉｎ。
−１７９までのバターニングを施したサンプルに関して
は全て、電子供与性である第１の基体表面にのみＡ１膜
の堆積が起こり、７０００人の深さの開口部を完全に埋
めつくした。Ａｌ２膜の膜質は実施例１で示した同じ条
件で堆積したものと同一の性質を示し、抵抗率２反射率
共に非常に良好であった。一方非電子供与性である第２
の基体表面にはＡＩｌ、膜は全く堆積せず完全な選択性
が得られた。非電子供与性であるＡｆＬ２０３基板およ
びＳｉｎ。
ガラス基板にもＡ１膜は全く堆積しなかった。
（実施例５）
Ｓｉ０２薄膜をバターニングしＳｉを一部露出させたＳ
ｔウェハ上に以下の条件でＡ１を堆積した。Ｓｉウェハ
の準備は、実施例１と同様の手順で作成した。
ｔウェハ上に以下の条件でＡ１を堆積した。Ｓｉウェハ
の準備は、実施例１と同様の手順で作成した。
まず、堆積条件（１）でＡｌ１を堆積した後、堆積条件
（２）でＡｌ１を引続き堆積した。
（２）でＡｌ１を引続き堆積した。
堆積条件（１）は、
反応管圧力 ０．７Ｔｏｒｒ
ＴＭ＾分圧 １．５ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒプラズ
マ発生電力密度 ０．０４５Ｗ／ｃｍ３基体温度 ２
２０℃または２５０℃である。
マ発生電力密度 ０．０４５Ｗ／ｃｍ３基体温度 ２
２０℃または２５０℃である。
基体温度２２０℃の場合を堆積条件（１ａ）、基体温度
２５０℃の場合を堆積条件（２ａ）とする。
２５０℃の場合を堆積条件（２ａ）とする。
堆積条件（２）は、
反応管圧力 ０．７Ｔｏｒｒ
ＴＭ＾分圧 １．５ Ｘ １０””Ｔｏｒｒまたは
、 １．５ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒプラズマ発生電力密
度 ０．０４５Ｗ／ｃｍ’基体温度 ３００℃または
３５０℃である。
、 １．５ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒプラズマ発生電力密
度 ０．０４５Ｗ／ｃｍ’基体温度 ３００℃または
３５０℃である。
ＴＭ＾分圧１．５ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒ、基体温度３
００℃の場合を堆積条件（２ａ）、ＴＭＡ分圧１．５
ｘ １０−’Ｔｏｒｒ、基体温度３５０℃の場合を堆積
条件（２ｂ）、ＴＭＡ分圧１．５ ｘ １０−’Ｔｏｒ
ｒ、基体温度３００℃の場合を堆積条件（２ｃ）、ＴＭ
Ａ分圧１．５ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒ、基体温度３５０
℃の場合を堆積条件（２ｄ）とする。
００℃の場合を堆積条件（２ａ）、ＴＭＡ分圧１．５
ｘ １０−’Ｔｏｒｒ、基体温度３５０℃の場合を堆積
条件（２ｂ）、ＴＭＡ分圧１．５ ｘ １０−’Ｔｏｒ
ｒ、基体温度３００℃の場合を堆積条件（２ｃ）、ＴＭ
Ａ分圧１．５ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒ、基体温度３５０
℃の場合を堆積条件（２ｄ）とする。
堆積条件、（１ａ）、（１ｂ）と堆積条件（２ａ）、〜
（２ｄ）の組合せ８通りの条件でＡＩｌ膜を７０００人
堆積した。
（２ｄ）の組合せ８通りの条件でＡＩｌ膜を７０００人
堆積した。
いずれの条件においても、Ａ℃は、Ｓｉ露出面のみに堆
積した。又、いずれのサンプルも抵抗率は、２．７〜３
．０μΩｃｍとバルク並であった。実施例１では、堆積
温度が３００℃以上の場合、反射率が劣化していたが、
堆積条件（１ａ）または、（１ｂ）に引き続いて堆積し
た本実施例においては、反射率は、８５〜９５％と表面
平坦性も非常に良好であフた。又、堆積条件（ｌａ）ま
たは、（１ｂ）に引き続いて堆積条件（２ｄ）で堆積し
た場合、堆積速度は、略々０．７〜１．０ μＩ／分と
非常に大きかフた。
積した。又、いずれのサンプルも抵抗率は、２．７〜３
．０μΩｃｍとバルク並であった。実施例１では、堆積
温度が３００℃以上の場合、反射率が劣化していたが、
堆積条件（１ａ）または、（１ｂ）に引き続いて堆積し
た本実施例においては、反射率は、８５〜９５％と表面
平坦性も非常に良好であフた。又、堆積条件（ｌａ）ま
たは、（１ｂ）に引き続いて堆積条件（２ｄ）で堆積し
た場合、堆積速度は、略々０．７〜１．０ μＩ／分と
非常に大きかフた。
（実施例６）
実施例１と同様の手順に従って以下の条件で堆積を行っ
た。
た。
反応管圧力 ０．７Ｔｏｒｒ
ＴＭＡ分圧 １．ｓ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒプラズ
マ発生電力密度 ０．０４５Ｗ／ｃｍ３基体温度 ２
７０℃ ＴＭＡを反応管に輸送する際に、第１図配管（２）１５
から５ｔ２Ｈ，を含んだＨ２ガスを反応管に輸送したｍ
Ｓｔ、Ｈ，分圧を１．５ ｘ １０−’Ｔｏｒｒから
１．５×１０−’Ｔｏｒｒまで変化させて堆積を行った
。実施例１での同じ基体温度、ＴＭＡ分圧、プラズマ発
生電力による＾１と同じ性質のＳｌを含んだ＾ＩＬ −
５ｔ膜をＳｔの露出した部分にのみ堆積することができ
た。
マ発生電力密度 ０．０４５Ｗ／ｃｍ３基体温度 ２
７０℃ ＴＭＡを反応管に輸送する際に、第１図配管（２）１５
から５ｔ２Ｈ，を含んだＨ２ガスを反応管に輸送したｍ
Ｓｔ、Ｈ，分圧を１．５ ｘ １０−’Ｔｏｒｒから
１．５×１０−’Ｔｏｒｒまで変化させて堆積を行った
。実施例１での同じ基体温度、ＴＭＡ分圧、プラズマ発
生電力による＾１と同じ性質のＳｌを含んだ＾ＩＬ −
５ｔ膜をＳｔの露出した部分にのみ堆積することができ
た。
堆積膜中のＳｉ量は、Ｓｉ２Ｈ６分圧に比例し、上記条
件では、０．２５％から２．５％まで変化した。
件では、０．２５％から２．５％まで変化した。
（実施例７）
実施例１において用いた有機金属容器は、キャリアガス
の流入バルブ２４と流出バルブ２５のみが設けられたも
のである。本発明者らによるバイパスバルブ付き有機金
属容器を用い、且つ有機金属容器に取り付けられたキャ
リアガスバルブ２５から反応管上部の継ぎ手３３までの
距離を略々５０ｃｍ以下にした第１図の装置を用いて実
施例１と同様の実験を行った。表１と同様の＾Ｊ２膜か
Ｓｉ露出面のみに堆積した。更に、実施例１では、選択
性の維持される時間が略々１時間であったが、本実施例
では、選択性の維持される時間が略々２時間と大きくな
った。即ち、配管中のデッドゾーン減少により、配管内
に残留するアルカンもしくは中途半端に分解したＴＭ八
へ子の減少により理想的な反応が長時間維持された。
の流入バルブ２４と流出バルブ２５のみが設けられたも
のである。本発明者らによるバイパスバルブ付き有機金
属容器を用い、且つ有機金属容器に取り付けられたキャ
リアガスバルブ２５から反応管上部の継ぎ手３３までの
距離を略々５０ｃｍ以下にした第１図の装置を用いて実
施例１と同様の実験を行った。表１と同様の＾Ｊ２膜か
Ｓｉ露出面のみに堆積した。更に、実施例１では、選択
性の維持される時間が略々１時間であったが、本実施例
では、選択性の維持される時間が略々２時間と大きくな
った。即ち、配管中のデッドゾーン減少により、配管内
に残留するアルカンもしくは中途半端に分解したＴＭ八
へ子の減少により理想的な反応が長時間維持された。
［その他］
なお、選択励起状態を確保するための逆流防止手段の構
成は、上側にのみ限られることなく適宜窓めることがで
きる。
成は、上側にのみ限られることなく適宜窓めることがで
きる。
例えば、第３図に示すように、反応管が第２図と同様直
管形状を有するものであっても、ウェハ１を傾けて配置
するようなホルダ７′を設ければ、軸線に対して傾いた
成分を有する流れが得られることになり、対流や渦の発
生に起因したプラズマ中への逆流が生じにくくなり、良
好な選択堆積状態が得られた。
管形状を有するものであっても、ウェハ１を傾けて配置
するようなホルダ７′を設ければ、軸線に対して傾いた
成分を有する流れが得られることになり、対流や渦の発
生に起因したプラズマ中への逆流が生じにくくなり、良
好な選択堆積状態が得られた。
第１図は本発明の一実施例に係る堆積は■柑装置を示す
模式図、 第２図はその装置に対する比較例を示す模式第３図は本
発明の他の実施例に係る堆積膜形成装置の主要部を示す
模式図である。 １・・・基体（ウェハ）、 ２・・・反応管、 ３・・・金属性電極 ４・・・高周波電源、 ５・・・金属容器、 ６・・・ヒータ、 ７・・・基体ホルダ、 ８・・・ゲートバルブ、 ９・・・搬送室、 １０・・・排気設備、 １１・・・スローリークバルブ、 １２・・・排気設備、 １３・・・有機金属バルブ、 １４・・・配管、 ｌ５・・・配管、 １８・・・圧力計、 ２１．２４，２５，２６．２７．２８・・・バルブ、２
９・・・ニードルバルブ、 ３０・・・排気、 ３１・・・ガスの流れ、 ３２・・・プラズマ発生領域。 第 図
模式図、 第２図はその装置に対する比較例を示す模式第３図は本
発明の他の実施例に係る堆積膜形成装置の主要部を示す
模式図である。 １・・・基体（ウェハ）、 ２・・・反応管、 ３・・・金属性電極 ４・・・高周波電源、 ５・・・金属容器、 ６・・・ヒータ、 ７・・・基体ホルダ、 ８・・・ゲートバルブ、 ９・・・搬送室、 １０・・・排気設備、 １１・・・スローリークバルブ、 １２・・・排気設備、 １３・・・有機金属バルブ、 １４・・・配管、 ｌ５・・・配管、 １８・・・圧力計、 ２１．２４，２５，２６．２７．２８・・・バルブ、２
９・・・ニードルバルブ、 ３０・・・排気、 ３１・・・ガスの流れ、 ３２・・・プラズマ発生領域。 第 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）プラズマＣＶＤ法を用いてアルミニウム膜を形成す
る堆積膜形成法において、 （ａ）電子供与性の表面（Ａ）と非電子供与性の表面（
Ｂ）とを有する基体を、プラズマ中への逆流防止手段を
具備した堆積膜形成用の空間に配する工程、および （ｂ）トリメチルアルミニウムのガスと水素ガスとを前
記堆積膜形成用の空間に導入する工程を含み、前記アル
ミニウム膜を前記電子供与性の表面（Ａ）に選択的に形
成することを特徴とする堆積膜形成法。 ２）前記逆流防止手段は、前記トリメチルアルミニウム
のガスおよび前記水素ガスの流れが、前記堆積膜形成用
の空間の軸線に対して傾きをもつ成分を有するようにす
る手段であることを特徴とする請求項１記載の堆積膜形
成方法。 ３）前記手段は、前記空間を構成するための反応管の部
分であって前記プラズマの発生領域において断面積が拡
大して行く形状を有する部分であることを特徴とする請
求項２に記載の堆積膜形成方法。 ４）前記手段は、前記基体を傾けて配置するための部材
を有することを特徴とする請求項２に記載の堆積膜形成
方法。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1250028A JP2726118B2 (ja) | 1989-09-26 | 1989-09-26 | 堆積膜形成法 |
| US07/584,637 US5091210A (en) | 1989-09-26 | 1990-09-19 | Plasma CVD of aluminum films |
| AT90310268T ATE121461T1 (de) | 1989-09-26 | 1990-09-19 | Verfahren und vorrichtung zur abscheidung einer schicht. |
| EP90310268A EP0425090B1 (en) | 1989-09-26 | 1990-09-19 | Film deposition method and apparatus |
| DE69018764T DE69018764T2 (de) | 1989-09-26 | 1990-09-19 | Verfahren und Vorrichtung zur Abscheidung einer Schicht. |
| MYPI90001658A MY107422A (en) | 1989-09-26 | 1990-09-26 | Deposited film formation method. |
| KR1019900015300A KR940003098B1 (ko) | 1989-09-26 | 1990-09-26 | 퇴적막 형성법 |
| PT95433A PT95433B (pt) | 1989-09-26 | 1990-09-26 | Processo de producao de pelicula de aluminio, depositada |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|---|
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| DE4220158A1 (de) * | 1992-06-19 | 1993-12-23 | Battelle Institut E V | Verfahren zur selektiven Abscheidung von Aluminiumstrukturen aus der Gasphase |
| US5403620A (en) * | 1992-10-13 | 1995-04-04 | Regents Of The University Of California | Catalysis in organometallic CVD of thin metal films |
| US6077571A (en) * | 1995-12-19 | 2000-06-20 | The Research Foundation Of State University Of New York | Conformal pure and doped aluminum coatings and a methodology and apparatus for their preparation |
| US6223683B1 (en) | 1997-03-14 | 2001-05-01 | The Coca-Cola Company | Hollow plastic containers with an external very thin coating of low permeability to gases and vapors through plasma-assisted deposition of inorganic substances and method and system for making the coating |
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| US6251233B1 (en) | 1998-08-03 | 2001-06-26 | The Coca-Cola Company | Plasma-enhanced vacuum vapor deposition system including systems for evaporation of a solid, producing an electric arc discharge and measuring ionization and evaporation |
| US6143361A (en) * | 1998-10-19 | 2000-11-07 | Howmet Research Corporation | Method of reacting excess CVD gas reactant |
| US6720052B1 (en) * | 2000-08-24 | 2004-04-13 | The Coca-Cola Company | Multilayer polymeric/inorganic oxide structure with top coat for enhanced gas or vapor barrier and method for making same |
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| US3338209A (en) * | 1965-10-23 | 1967-08-29 | Sperry Rand Corp | Epitaxial deposition apparatus |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8323737B2 (en) | 1996-08-16 | 2012-12-04 | Asm International N.V. | Sequential chemical vapor deposition |
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