JPH03155133A - コンタクト孔埋め込み方法 - Google Patents

コンタクト孔埋め込み方法

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JPH03155133A
JPH03155133A JP29580689A JP29580689A JPH03155133A JP H03155133 A JPH03155133 A JP H03155133A JP 29580689 A JP29580689 A JP 29580689A JP 29580689 A JP29580689 A JP 29580689A JP H03155133 A JPH03155133 A JP H03155133A
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aluminum
silicon
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Tsutomu Niizawa
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は多層配線構造形成方法に関し、特にAl配線上
へのコンタクト孔埋め込み方法に関する。
〔従来の技術〕
Al薄膜の選択的成長の応用としては、半導体の配線形
成において従来のプロセスであるスパッタ法では不可能
であった、微細なコンタクト孔の埋め込みによる配線の
高密度化や、平坦化、さらには多結晶シリコンへのAl
の張り付けによる配線抵抗の低減等がある。
従来、コンタクト孔埋め込みには、第18回置体素子材
料コンファレンス予稿集(1986)の755−756
頁記載のように、トリイソブチルアルミニウム((i−
CaB6)3Al)を原料として用いた、Al薄膜の選
択的堆積が報告されている。そこでは、酸化シリコンの
パターンを形成したシリコン基板上で、化学気相堆積(
CVD)法によりシリコンが露出したところにのみAt
を堆積させるという選択的堆積を実現している。
また、上記のシリコン上へのコンタクト孔の埋め込みの
他に、下層At配線と上層At配線を電気的に導通させ
るための、Al配線上へ形成されたスルーホールの埋め
込みの技術が、多層配線形成には必要である。この技術
に関しては、例えば、平成元年春季 第36回応用物理
学関係連合講演会講演予稿集722頁記載のAt系配線
上へのWの選択堆積によるコンタクト孔埋め込みが報告
されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、このようなAl上への選択堆積において
はジャーナル・オブ・キューム・サイエンス−アンド・
チクロッジ(JOIJliNAl、 OF VACII
UMSCIENCE AND TECHNOLOGY 
PART A)誌1989年A7巻630頁記載の報告
で既知にように、Alの自然酸化膜が表面を覆っている
Al上には、CVD法を用いたAl堆積が困難であ゛る
。このため自然酸化膜で通常覆われているAl上への選
択堆積は実用的でなかった。従来これを解決する手段と
しては、CVD装置内に例えばスパッタ装置を設けてA
lの酸化膜をCVD直前に除去する方法がある。しかし
ながら、この方法では、スパッタによるマスク材である
絶縁膜の活性化による選択性の低下の問題が考えられる
。実際、平成元年春季 第36回応用物理学関係連合講
演会講演予稿集722頁記載のAl系配線上へのWの選
択堆積によるコンタクト孔埋め込みの報告によると、ス
パッタにより酸化シリコン膜の表面のESCAのSi 
(2p)ピークが低エネルギー側にシフトし、未結合性
シリコンの増加が観測されており、Atの選択堆積にお
いても酸化シリコン膜上べのAlの核形成密度の増加に
よる選択性の低下が十分予想される。
Al表面が露出した状態では、Alの自然酸化膜を除去
することがたとえできたとしても、大気中の酸素あるい
は水分によりすぐに自然酸化膜が形成されてしまう。従
って、CVD法において、大気にさらすことなく表面処
理できる手段を講じなければならない。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、絶縁層で被覆された、上層がシリコン、下層
がAlである多層構造のAt配線を形成し、このAl配
線上の絶縁層を一部除去して絶縁層に開口部分を形成し
てシリコンを露出する工程と、ジエチルアルミニウムク
ロライド((C2H5)2^1cI)を原料ガスとして
前記Al配線の上層シリコンをAlを置換する工程と、
ジメチルアルミニウムハイドライド((co3hA+o
)を原料ガスとして用い、前記工程で置換され形成され
たAl上に選択堆積を用いてAlを堆積することを特徴
とする構成になっている。
〔作用〕
本発明では、シリコンを上層部に持つAl配線を利用す
る。これは、Alが酸化するのを防ぎ、シリコンは自然
酸化膜が完全に形成されるまでは数時間の余裕があるな
め、シリコンの自然酸化膜の除去に関しては、通常の液
相による処理で十分間に合う、つぎに、ジエチルアルミ
ニウムクロライドを用いた選択的置換で、露出したシリ
コンを選択的にAlを置換する。但し、ジエチルアルミ
ニウムクロライドの選択CVDでは、シリコンを消費し
た後のAl堆積の堆積速度及びモホロジに関して良好な
ものができないため、発明者が見い出したジメチルアル
ミハイドライドを用いた、Al選択堆積を利用する。上
記の工程により自然酸化膜の無いAlが生じるために、
ガスを切り替えて、温度を調整することにより、継続し
て選択的堆積が可能となる。
〔実施例〕
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例を説明するための主要工程を
示す図である。まず、第1図(a)に示すように、At
配線1は、各種デバイスが形成されているデバイス層4
上に形成され、さらにAt配線1上にポリシリコン薄膜
層2が形成されて多層構造のAl配線になっている。こ
のAt配線は酸化シリコン絶縁膜3で覆われ、絶縁膜1
3の一部は開口されてコンタクト孔5が形成されている
。この構造は標準的なCMO3製作方法を用いて形成し
た。なお、通常Al配線は単層で使用されるがここでは
、本発明の特徴である、Al配線上に膜厚0.1μmの
シリコン膜を形成して多層構造にした。この構造を持っ
た基板は大気にさらした場合でもAlは酸化されること
なくシリコン表面が自然酸化されるのみである。つぎに
、コンタクト孔底面に露出した自然酸化シリコン薄膜層
を希HFで除去し、CVD装置に導入する。ジエチルア
ルミニウムクロライドを用いた化学気相堆積により下地
であるシリコンをAlで置換することができることが平
成元年春季 第36回応用物理学関係連合講演会講演予
稿集507頁に報告されている。ジエチルアルミクロラ
イドを水素でバブルし、330°Cに加熱したウェハに
原料分圧的0.27ORRでさらし、開口部底部に露出
したシリコンとAlを置換して、第1図(b)に示すよ
うに、置換Al薄膜層6を形成する。つぎに、ジメチル
アルミニウムハイドライドを用いた選択的CVD法で、
ウェハ温度を約260℃、ジメチルアルミニウムハイド
ライドを分圧的0.57ORRで水素とともにウェハ面
にさらし、第1図(C)に示すように、Al薄膜層6上
にのみAl7を堆積させてコンタクト孔を埋め込む。
このようにして微細なコンタクト孔が良好な形状で埋め
込まれる。このときのコンタクト抵抗は0.1Ω以下と
十分低い値になった。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、シリコンを上層に持つA
l配線を利用して、まず、ジエチルアルミニウムクロラ
イドを用いたシリコンとの置換によりAlを形成し、次
にジメチルアルミニウムハイドライドを用いた選択的A
l堆積により、微細なコンタクト孔を埋め込み電気的導
通を容易に得ることができる。したがって、集積度の高
い集積回路を用いられるAl系配線の多層配線形成を、
CVD装置内にスパッタ装置を設けるという複雑な装置
構成を取らず、また、スパッタによる選択性低下を受け
ずに実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)、(b)、(c)は本発明の一実施例を説
明するための主要工程を示す図である。 1・・・Al配線、2・・・ポリシリコン薄膜層、3・
・・酸化シリコン絶縁層、4・・・下層デバイス層、5
・・・コンタクト孔、6・・・置換Al薄膜層、7・・
・Al選択堆積。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  絶縁層で被覆された、上層がシリコン、下層がAlで
    ある多層構造のAl配線を形成し、このAl配線上の絶
    縁層を一部除去して絶縁層に開口部分を形成してシリコ
    ンを露出する工程と、ジエチルアルミニウムクロライド
    ((C_2H_5)_2AlCl)を原料ガスとして前
    記Al配線の上層シリコンをAlを置換する工程と、ジ
    メチルアルミニウムハイドライド((CH_3)_2A
    lH)を原料ガスとして用い、前記工程で置換され形成
    されたAl上に選択にAlを堆積することを特徴とする
    、コンタクト孔埋め込み方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06334046A (ja) * 1993-05-26 1994-12-02 Nec Corp 接続孔の埋め込み方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57162449A (en) * 1981-03-31 1982-10-06 Fujitsu Ltd Formation of multilayer wiring

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