JPH03183769A - 堆積膜形成法 - 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、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Ａβ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（Ａｌ１）が用いら
れてきた。ここで、Ａ４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、ＳＬ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ｉ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って、ＬＳＩ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０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。４Ｍｂｉｔや１６Ｍ
ｂｉｔのＤＲＡＭ　（ダイナミックＲＡＭ）などでは、
１−ＳＬ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Ｉｕｍ以下と
なる。従って、アスペクト比の大きいピアホールにも１
９合金を堆積できる技術が必要とされる。

特に、５ｉＯａ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ｌを堆積する
必要がある。このためには、ＳＬや金属表面にのみＡｌ
２を堆積させ、Ｓｉｎ、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。

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。

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Ａ
ｌ１またはＡ４合金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１００ｖ
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、本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、様々なタイプの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法では気相中での反応
があるので、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ＣＶＤ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。

このためＡβ膜の形成方法として熱ＣＶＤ法が種々研究
されている。−数的な熱ＣＶＤによるＡβ膜の形成方法
としては有機アルミニウムをキャリアガスに分散して加
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　Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ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　（
１−ＣＪ＊）ｓ　Ａβ（ＴＩＢＡ）を用い、成膜温度２
６０℃９反応管圧力０．５ｔｏｒｒで成膜し、３．４μ
Ω・側の膜を形成している。

特開昭６３−３３５６９号公報にはＴｉＣβ４を用いず
、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Ａ４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いる。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Ａｒ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Ｔ
ＩＢＡと他のガス（例えばＨｌ）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（Ｔ
ＭＡ）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。またガスの加熱の必要があ
ること、しかも加熱を基板近傍で行わなければならない
という制約があり、しかもどの位基板に近い所で加熱し
なければならないかも実験的に決めて行かざるを得す、
ヒータを置く場所を自由に選べる訳ではないなどの問題
点もある。

Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ　５ｏｃｉｅｔｙ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法による八β
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Ａβ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。

ＡＩ２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。

以上のように、従来の方法はＡβの選択成長を必ずしも
うまく起せず、仮にできたとしてもＡＪ２膜の平坦性、
抵抗、純度などに問題がある。また、その成膜方法も複
雑で制御が難しいという問題点があった。

［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。

本発明吐、ト律した将術的理頴に鑑みてなされたもので
あり、導電体として良質なＡβ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、
（ａ）電子供与性の表面（Ａ）と非電子供与性の表面（
Ｂ）とを有する基体を堆積膜形成用の空間に配する工程
、 （ｂ）アルキルアルミニウムハイドライドのガスと水素
ガスとを前記堆積膜形成用の空間に導入する工程、およ
び （ｃ）アルキルアルミニウムハイドライドの分解温度以
上でかつ４５０℃以下の範囲内に前記電子供与性の表面
（Ａ）の温度を維持し、アルミニウム膜を該電子供与性
の表面（Ａ）に選択的に形成する工程を有することを特
徴とする。

［作　用１ まず、有機金属を用いた堆積膜形成方法について概説す
る。

有機金属の分解反応、ひいては薄膜堆積反応は、金属原
子の種類、金属原子に結合しているアルキルの種類９分
解反応を生ぜしめる手段、雰囲気ガス等の条件により大
きく変化する。

例えば、”−Ｒｓ　（Ｍ：ＩＩＩ族金属、Ｒ：アルキル
基）の場合において、トリメチルガリウム は、熱分解ではＧａ−Ｃｌ３結合の切断されるラジカル
解裂であるが、トリエチルガリウム は、 熱分解ではβ離脱により とＣＪ４とに分解する。また、 同じエチル基のつい たトリエチルアル主ニウム は、熱分解では＾１−　Ｃ２１１ｓ結合の切断されるラ
ジカル分解である。しかし１ｃ４１１９の結合したイソ
トリブチルアルよニウム はβ離脱する。

ＣＨｓ基と＾Ａとからなるトリメチルアルミニウム（Ｔ
ＭＡ）は、室温で二量体構造 を有しており、熱分解は＾ｊ！−ＣＨ５基の切断される
ラジカル分解であり、ｉｓｏ℃以下の低温では雰囲気Ｈ
２と反応してＣＨ，を生じ、最終的に＾ｌを生成する。

しかし略々　３００℃以上の高温では、雰囲気にＨ７が
存在してもＣｌ３基がＴＭ八へ子からＨを引抜き、最終
的に＾Ｚ−Ｃ化合物が生ずる。

また、ＴＭＡの場合、光もしくはＨ６雰囲気高周波（略
々１３．５ＪｉＭＨ２）プラズマにおいて電力のある制
限された領域においては、２つのＡＡ間の橋掛ＣＢ、の
カップリングによりＣ２Ｈ，が生ずる。

要は、最も、単純なアルキル基であるＣＩ、基。

ｃｔｕｓ基または１ｃ４）１１１基と＾１またはＧａか
ら成る有機金属ですら、反応形態はアルキル基の種類や
金属原子の種類、励起分解手段により異なるので、有機
金属から金属原子を所望の基体上に堆積させるためには
、分解反応を非常に厳密に制御しなければならない０例
えば、トリイソブチルアルくニウム から八ぶを堆積させる場合、従来の熱反応を主とする減
圧ＣＶＤ法では、表面にμｍオーダの凹凸が生じ、表面
モルフォロジが劣っている。また、熱、処理によるヒロ
ック発生、＾ぶとＳｉとの界面でのＳｉ拡散によるＳｉ
表面荒れが生じ、かつマイグレーション耐性も劣ってお
り、超ＬＳＩプロセスに用いることが難しい。

そのため、ガス温度と基板温度とをＦＲ密に制御する方
法が試みられている。しかし装置が複雑であり、１回の
堆積プロセスで１枚のウェハにしか堆１１を行うことの
できない枚葉処理型である。しかも堆積速度が高々５０
０λ／分であるので、を炭化に必要なスループットを実
現することができない。

同様に丁−＾を用いた場合は、プラズマや光を用いるこ
とによる＾ぶ堆積が試みられているが、やはりプラズマ
や光を用いるため装置が複雑となり、かつ枚葉型装置で
あるため、スルーブツトを十分向上させる社はまだ改善
すべき余地がある。

本発明におけるジメチルアルミニウムハイドライドＤＭ
ＡＨは、アルキル金属として公知の物質であるが、どの
ような反応形態によりどのようなＡ角薄膜が堆積するか
は、あらゆる条件下で堆積膜を形成してみなくては予想
だにできないものであった０例えばＤＭＡＨを光ＣＶＤ
によりＡ角を堆積させる例では、表面モルフォロジに劣
り、抵抗値も数μΩ〜ｌＯμΩ・Ｃ−とバルク値（２，
７μΩ・ＣＳ＋）より大きく、膜厚に劣るものであった
。

［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。

本発明においては、導電性堆積膜として良質の＾ＡＷＡ
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ジメチルアルミニ
ウムハイトライ°ド（ＤＭＡ）Ｉ）またはモノメチルア
ルミニウムハイドライド（ＭＭＡ）＋２） 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＾ｆｌｌＩ！を形
成する。

本発明の適用可能な基体は、Ａ角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、＾Ａ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０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。

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、■１族元素としてのＧａ、Ｉｎ、
＾ｌとＶ族元素としてのＰ、八ｓ、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ＩＩＩ　−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銅、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０合金およびそれらのシリサイド等を含む。

これに対して、Ａ℃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、
　ＣＶＯ等により酸化シリコン、　ＢＳＧ。

ＰＳＧ、ＢＰＳＧ等のガラスまたは酸化膜、熱窒化膜、
ブラズｖｃｖｏ、減圧ＣＶＤ、ＥＣＲ−ＣＶＤ法等ニヨ
ル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、　＾ｌは原料ガスとＨ
２との反応系において単純な熱反応のみで堆積する０例
えばＤＭＡＨとｈとの反応系における熱反応は基本的に と考えられる。ＤＭＡＨは室温で二量体構造をとってい
る。また、５ｉＪｓ等の添加によりＡＩ２が形成される
のは基体表面に到達した５ｉＪｓが表面化学反応により
分解し、ＳＬが膜中に取り込まれることによる。　ＭＭ
ＡＨ＊によっても下記実施例に示すように、熱反応によ
り高品質Ａ４が堆積可能であった。

ＭＭＡＨ＊は蒸気圧が室温で０．　Ｏ１〜０．１Ｔｏｒ
ｒと低いために多量の原料輸送が難しく、堆積速度は数
百入／分が本発明における上限値であり、好ましくは室
温で蒸気圧がＩＴｏｒｒであるＤＭＡＨを使用すること
が最も望ましい。

第１図は本発明を適用可能な堆積膜形成装置を示す模式
図である。

ここで、１は＾β膜を形成するための基体である。基体
ｌは、同図に対して実質的に閉じられた堆積膜形成用の
空間を形成するための反応管２の内部に設けられた基体
ホルダ３上に載置される。

反応管２を構成する材料としては石英が好ましいが、金
属製であってもよい、この場合には反応管を冷却するこ
とが望ましい、また、基体ホルダ３は金属製であり、載
置される基体を加熱できるようにヒータ４が設けられて
いる。モしてヒータ４の発熱温度を制御して基体温度を
制御することができるよう構成されている。

ガスの供給系は以下のように構成されている。

５はガスの混合器であり、原料ガスと反応ガスとを混合
させて反応管２内に供給する。６は原料ガスとして有機
金属を気化させるために設けられた原料ガス気化器であ
る。

本発明において用いる有機金属は室温で液体状であるの
で、気化器６内でキャリアガスを有機金属の液体中を通
して飽和蒸気となし、混合器５へ導入する。

排気系は以下のように構成される。

７はゲートバルブであり、堆積膜形成前に反応管２内部
を排気する時など大容量の排気を行う際に開かれる。８
はスローリークバルブであり、堆積膜形成時の反応管２
内部の圧力を調整する時など小容量の排気を行う際に用
いられる。９は排気ユニットであり、ターボ分子ポンプ
等の排気用のポンプ等で構成される。

基体１の搬送系は以下のように構成される。

ｌＯは堆積膜形成前および堆積膜形成後の基体を収容可
能な基体搬送室であり、バルブ１１を開いて排気される
。　１２は搬送室を排気する排気ユニットであり、ター
ボ分子ポンプ等の排気用ポンプで構成される。

バルブ１３は基体１を反応室と搬送空間で移送する時の
み開かれる。

第１図に示すように、原料ガスを生成するためのガス生
成室６においては、室温に保持されている液体状のＤＭ
Ａ）ｆに対しキャリアガスとしてのＨヨもしくはＡｒ（
もしくは他の不活性ガス）でバブリングを行い、気体状
ＤＭＡＨを生成し、これを混合器５に輸送する６反応ガ
スとしてのＨ！は別経路から混合器５に輸送される。ガ
スはそれぞれその分圧が所望の値となるように流量が調
整されている。

原料ガスとしては、ＭＭＡＨ＊でもよいが、蒸気圧が室
温でＩＴｏｒｒとなるのに十分なりＭＡＨが最も好まし
い。また、ＤＭＡＨとＭＭＡＨヨを混合させて用いても
よい。

第２図（ａ）〜（ｅ）は本発明によるＡβ膜の選択成長
の様子を示す。

第２図（ａ）は本発明によるＡβ堆積膜形成前の基体の
断面を模式的に示す図である。９０は電子供与性材料か
らなる基板、９１は非電子供与性材料からなる薄膜であ
る。

原料ガスとしてのＤＭＡＨ，反応ガスとしてのＨ２を含
んだ混合気体がＤＭＡＨの分解温度以上かつ４５０℃以
下の温度範囲内に加熱された基体１上に供給されると、
基体９０上にｌが析出し、第２図（ｂ）に示すようにＡ
βの連続膜が形成される。ここで、反応管２内の圧力は
１Ｏ−３〜７６０Ｔｏｒｒが望ましく、ＤＭＡ８分圧は
上記反応管内圧力の１．５　ｘｔｏ−’〜１．３Ｘ　１
０−”倍が好ましい。

上記条件でＡβの堆積を続けると、第２図（ｃ）の状態
を経て、第２図（ｄ）に示すように、ｉ膜に同じ条件で
成長させると、第２図（ｅ）に示すように、ＡＩ２膜は
横方向にはほとんど成長することなしに、５０００人に
まで成長可能である。これは、本発明による堆積膜の最
も特徴的な点であり、如何に良質の膜を良好な選択性の
下に形成可能であるかが理解できよう。

モしてオーシュ電子分光法や光電子分光法による分析の
結果、この膜には炭素や酸素のような不純物の混入が認
められない。

このようにして形成された堆積膜の抵抗率は、膜厚４０
０人では室温で２．７〜３．０μΩ・側とＡ４バルクの
抵抗率とほぼ等しく、連続かつ平坦な膜となる。また、
膜厚１μ閣であっても、その抵抗率はやはり室温で略々
２，７〜３．０μΩ・ｃｍとなり、厚膜でも十分に緻密
な膜が形成される。可視光波長領域における反射率も略
々８０％であり、表面平坦性にすぐれた薄膜を堆積させ
ることができる。

基体温度としては、Ａ忍を含む原料ガスの分解した通り
であるが、具体的には基体温度２００〜４５０℃が望ま
しく、この条件で堆積を行った場合、ＤＭＡ８分圧が１
０−’〜ｌＧ−”Ｔｏｒｒのとき堆積速度は１００人／
分〜８００人／分と非常に大きく、超ＬＳＩ用Ａβ堆積
技術として十分大きい堆積速度が得られる。

さらに好ましくは基体温度２７０℃〜３５０℃であり、
この条件で堆積したＡβ膜は配向性も強く、かつ４５０
℃＋　１ｈｏｕｒの熱処理を行ってもＳＬ単結晶もしく
はＳｔ多結晶基体上のＡβ膜にはヒロック。

スパイクの発生もない良質のＡｊ２膜となる。また、こ
のよりなｌ膜はエレクトロマイグレーション耐性に優れ
ている。

第１図示の装置では、１回の堆積において１枚の基体に
しか八４を堆積することができない。

略々８００Å／分の堆積速度は得られるが、多数枚の堆
積を短時間で行うためには不十分である。

この点を改善する堆積膜形成装置としては、多数枚のウ
ェハを同時に装填してＡβを堆積することのできる減圧
ＣＶＤ装置がある。本発明によるＡβ堆積は加熱された
電子供与性基体表面での表面反応を用いているため、基
体のみが加熱されるホットウォール型減圧ＣＶＤ法であ
ればＤＭＡＨとＨ８により　Ａβを堆積させることがで
きる。

反応管圧力は０．０５〜７６０Ｔｏｒｒ、望ましくは０
．１〜０．８Ｔｏｒｒ　、基体温度は１６０℃〜４５０
℃、望ましくは２００℃〜４００℃、ＤＭＡＨ分圧は反
応管内圧力のＩＸ　１０−’倍〜１．３　Ｘｌ０−”倍
であり、ＡＩ２が電子供与性基体上にのみ堆積する。

第３図はかかる本発明を適用可能な堆積膜形成装置を示
す模式図である。

５７はＡｊｌｌ膜を形成するための基体である。５０は
周囲に対して実質的に閉じられた堆積膜形成用の空間を
形成する石英製の外側反応管、５１は外側反応管５０内
のガスの流れを分離するために設置される石英製の内側
反応管、５４は外側反応管５０の開口部を開閉するため
の金属製のフランジであり、基体５７は内側反応管５１
内部に設けられた基体保持具５６内に設置される。なお
、基体保持具５６は石英製とするのが望ましい。

また、本装置はヒータ部５９により基体温度を制御する
ことができる。反応管５０内部の圧力は、ガス排気口５
３を介して結合された排気系によって制御できるように
構成されている。

また、原料ガスは第１図に示す装置と同様に、第１のガ
ス系、第２のガス系および混合器を有しくいずれも図示
せず）、原料ガスは原料ガス導入口５２より反応管５０
内部に導入される。原料ガスは、第３図中矢印５８で示
すように、内側反応管５１内部を通過する際、基体５７
の表面において反応し、ＡＩ２を基体表面に堆積する。

反応後のガスは、内側反応管５１と外側反応管５０とに
よって形成される間隙部を通り、ガス排気口５３から排
気される。

基体の出し入れに際しては、金属製フランジ５４をエレ
ベータ（図示せず）により基体保持具５６゜基体５７と
ともに降下させ、所定の位置へ移動させて基体の着脱を
行う。

かかる装置を用い、前述した条件で堆積膜を形−ナス！
しｌゴトｈ　壮Ｗ山ｍ蜂プハ＾−ハＬ！餐いて良質な Ａｉｌ膜を同時に形成することができ る。

（以下余白） 上述したように本発明にもとづ＜　ｉ成膜方法によって
得られた膜は緻密であり炭素等の不純物含有量がきわめ
て少なく抵抗率もバルク並であり且つ表面平滑度の高い
特性を有するため以下に述べる顕著な効果が得られる。

■ヒロックの減少 ヒロックは成膜時の内部応力が熱処理工程で解放される
際にＡβが部分的なマイグレーションをおこし、Ａ４表
面に凸部を生じるものである。また通電による極部的な
マイグレーションによっても同様の現象が生ずる０本発
明によって形成されたｌ膜は内部応力がほとんどなく且
つ単結晶に近い状態である。そのため４５０℃ＩＨｒの
熱処理で従来のｉ膜において１０’〜１０’個／ｅｇｇ
”のヒロックが生ずるのに対して本発明によるとヒロッ
ク数は０−１０個／ａｍ”と大幅に達成できた。このよ
うに１表面臼部がほとんどないためレジスト膜厚および
眉間絶縁膜を薄膜化することができ微細化、平坦化に有
利である。

■耐エレクトロマイグレーション性の向上エレクトロマ
イクレージョンは高密度の電流が流れることにより配線
原子が移動する現象である。この現象により粒界に沿っ
てボイドが発生・成長しそのための断面積減少に伴ない
配線が発熱・断線してしまう。

耐マイグレーション性は平均配線寿命で評価することが
一般的である。

上記従来法による配線は２５０℃、ｌＸ１０”Ａ／Ｃ−
の通電試験条件下で、（配線断面積１μｍの場合）ＩＸ
ＩＯ”〜１０”時間の平均配線寿命が得られている。こ
れに対して本発明に基づ＜ＡＩＱ膜法により得られたＡ
４膜は、上記試験により、断面積１μｍのの配線で１０
”〜１０４時間の平均配線寿命が得られた。

よって本発明によるとたとえば配線幅０．８μ麿のとき
０．３μ扁の配線層厚さで充分実用に耐え得る。つまり
配線層厚さを薄くすることができるので配線を設置した
後の半導体表面の凹凸を最小域に抑えることができ、且
つ通常の電流を流す上で高信頼性が得られた。また、非
常に単純なプロセスで可能である。

■コンタクト部のアロイ・ビットの減少配線工程中の熱
処理により、配線材中のＡｌ１と基体のＳＬが、共晶反
応し、アロイ・ビットと呼ばれるＡβとＳＬの共晶がス
パイク状に基体中に浸入し、その結果浅い接合が破壊さ
れることがある。

その対策として接合深さが０．３μｍ以上の場合は純１
以外の材料を用い、接合深さが０．２μｍ以下の場合は
Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ系のバリアメタル技術を用いることが一
般的である。

しかしエツチングの複雑さおよびコンタクト抵抗の上昇
等改善すべき点は存在している１本発明によって形成し
たＡβは、配線工程時の熱処理によっても基体結晶との
コンタクト部におけるアロイビットの発生が抑えられ、
且つコンタクト性の良好な配線を得ることができる。つ
まり接合を０．１ｇｍ程度に浅くした場合もｉ材料のみ
で接■表面平滑性の向上（配線のパターニング性向上） 従来、金属薄膜の表面の粗さは配線のパターニング工程
においてマスクと基体用のアライメント工程およびエツ
チング工程において不都合を及ぼしていた。

つまり従来のＡＩ！、ｃＶＤ膜の表面には数μｍに及ぶ
凹凸があり表面モルフォロジーが悪く、そのため １）アライメント信号が表面で乱反射を生じ、そのため
雑音レベルが高くなり本来のアライメント信号を識別で
きない。

２）大きな表面凹凸をカバーするため、レジスト膜厚を
大きくとらねばならず微細化に反する。

３ン表面モルフォロジーが悪いとレジスト内部反射によ
るハレーションが極部的に生じ、レジスト残りが生ずる
。

４）表面モルフォロジーが悪いとその凹凸に準じて配線
エツチング工程で側壁がギザギザになってし本発明によ
ると形成されたＡｉｌ膜の表面モルフォロジーが画期的
に改善され、上述の欠点は全て改善される。

つまり、パターニング工程において露光機の解像性能限
界の線巾においてアライメント精度３σ＝０．１５μｍ
が達成できハレーションを起こさず、なめらかな側面を
有する配線が可能となる。

■コンタクトホール、スルーホール内の抵抗およびコン
タクト抵抗の向上。

コンタクトホールの大きさが１μｍＸ１μｍ以下と微細
になると、配線工程の熱処理中に配線中のＳＬがコンタ
クトホールの基体上に析出してこれを覆い、配線と素子
との間の抵抗が著しく大きくなる。

本発明によると表面反応によってち密な膜が形成される
のでコンタクトホール、スルーホール内部に完全に充填
されたＡ℃は２．７〜３．３μΩｃｍの抵抗率を有する
ことが確認された。また、コンタクト抵抗は０．６μｍ
Ｘ０．６μｍの孔においてＳｉ部がｌＯ諺Ｏｃｌｍの不
純物を有する場合Ｉ　Ｘ　ｔＧ−’Ω・ｃｌが達成でき
る。

つまり本発明によると微細な孔中に完全に配線材をうめ
込むことができ、且つ基体と良好なコンタクトが得られ
る。従って本発明は１μ鴇以下の微細プロセスにおいて
最大の問題であったホール内抵抗およびコンタクト抵抗
の向上に大いに貢献できる。

■配線工程中の熱処理の低温化あるいは廃止が可能であ
る。

以上詳細に説明したように本発明を半導体集積回路の配
線形成方法に適用することにより、従来のＡβ配線に比
べて格段に、歩止まりを向上させ、低コスト化を促進す
ることが可能となる。

（実施例１） まずＡＩ２成膜の手順は次の通りである。第１図に示し
た装置を用い、排気設備９により、反応管２内を略々Ｉ
　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒに排気する。ただし反応管２内
の真空度はｌ　Ｘ　１０−”Ｔｏｒｒより悪くてもＡＩ
２は成膜する。

Ｓｉウェハを洗浄後、搬送室１０を大気圧に解放しＳｉ
ウェハを搬送室に装填する。搬送室を略々１×１０−’
Ｔｏｒｒに排気し、その後ゲートバルブ１３を開はウェ
ハをウェハホルダー３に装着する。

ウェハをウェハホルダー３に装着した後、ゲートバルブ
１３を閉じ、反応室２の真空度が略々ｌ×１０−’Ｔｏ
ｒｒになるまで排気する。

本実施例では第１のガスラインからＤＭＡＨを供給する
。ＤＭＡＨラインのキャリアガスはＨ２を用いた。

第２のガスラインはＨ３用とする。

第２ガスラインからＨａを流し、スローリークバルブ８
の開度を調整して反応管２内の圧力を所定の値にする０
本実施例における典型的圧力は略々１，５Ｔｏｒｒとす
る。その後ヒータ４に通電しウェハを加熱する。ウェハ
温度が所定の温度に到達した後、ＤＭＡＨラインよりＤ
ＭＡＨを反応管内へ導入する。全圧は略々１．５　Ｔｏ
ｒｒであり、ＤＭＡ８分圧を略々１．５　Ｘ　１０−’
Ｔｏｒｒとする。ＤＭＡＨを反応管２に導入するとＡβ
が堆積する。所定の堆積時間が経過した後、ＤＭＡＨの
供給を停止する。次にヒータ４のを止め反応管内を排気
した後、ウェハな搬送室に移送し、搬送室のみを大気圧
にした後ウェハを取り出す０以上がＡβ成膜手順の概略
である。

次に本実施例における試料作製を説明する。

Ｓｔ基体（Ｎ型１〜２Ωｃｍ）を水素燃焼方式（Ｈ２：
４氾／Ｍ、０□：２β／Ｍ）により１０００℃の温度で
熱酸化を行なった。

膜厚は７０００λ±５００人であり、屈折率は１．４６
であった。このＳＬ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０．２５μ■Ｘ０．２５μ閣〜１００μ園×
１００μ−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ＳｉＯ□をエツチ
ングし、部分的に基体ＳＬを露出させた。このようにし
て０．２５μ繻Ｘ０．２５μｍ〜１００μ園×１００μ
園の各種の大きさの８１０３の孔を有する試料を１３０
枚用意し、基板温度を１３とおり設定し、各基体温度で
それぞれ１０枚の試料に対して前述した、２−１ｆｆｌ
ｌ啼　弾　−−戸 全圧　　　　１．５　Ｔｏｒｒ ＤＭＡ８分圧　　１．５　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒなる条
件でＡβ膜を堆積した。

基体温度な１３水準に変化して堆積したＡＩ！、膜を各
種の評価方法を用いて評価した。その結果を表１に示す
。

（以下余白） 上記試料で１６０℃〜４５０℃の温度範囲においてＳｉ
０ｇ上にはＡｒ２は堆積せず、５ｉＯｉが開孔しＳＬが
露出している部分にのみＡｒ２が堆積した。なお上述し
た温度範囲において２時間連続して堆積を行なった場合
にも同様の選択堆積性が維持された。

（実施例２） まずＡβ成膜の手順は次の通りである。排気設備９によ
り、反応管２内を略々Ｉ　Ｘ　１０−”Ｔｏｒｒに排気
する。反応管２内の真空度がＩ　Ｘ　１０−”Ｔｏｒｒ
より悪くてもＡ℃は成膜する。

Ｓｔウェハな洗浄後、搬送室１０を大気圧に解放してＳ
ｔウェハを搬送室に装填する。搬送室を略々ＩＸ　１０
−’Ｔｏｒｒに排気してその後ゲートバルブ１３を開は
ウェハをウェハホルダ３に装着する。

ウェハをウェハホルダ３に装着した後、ゲートバルブ１
３を閉じ反応室２の真空度が略々ｌＸｌ０−”Ｔｏｒｒ
になるまで排気する。

本実施例では第１のガスラインをＤＭＡＨ用とする。Ｄ
ＭＡＨラインのキャリアガスはＡｒを用いた。第２ガス
ラインはＨ２用である。

第２ガスラインからＨ２を流し、スローリークバルブ８
の開度を調整して反応管２内の圧力を所望の値にする。

本実施例における典型的圧力は略々１．５Ｔｏｒｒとす
る。その後ヒータ４に通電しウェハを加熱する。ウェハ
温度が所望の温度に到達した後、ＤＭＡＨラインよりＤ
ＭＡＨを反応管内へ導入する。全圧は略々１．５Ｔｏｒ
ｒであり、ＤＭＡ８分圧を略々１．５　Ｘ　１０−’Ｔ
ｏｒｒとする。ＤＭＡＨを反応管２に導入するとｌが堆
積する。所望の堆積時間が経過した後ＤＭＡＨの供給を
停止する０次にヒータ４の加熱を停止し、ウェハを冷却
する。Ｈ２ガスの供給を止め反応管内を排気した後ウェ
ハを搬送室に移送し搬送室のみを大気圧にした後ウェハ
を取り出す。以上がｌ成膜の概略である。

このようにして形成された堆積膜は抵抗率、炭素含有率
、平均配線寿命、堆積速度、ヒロック密度、スパイクの
発生および反射率に関しては実施例１と同様の結果を得
た。

また基体による選択堆積性も実施例１と同様であった。

（実施例３） 第３図に示した減圧ＣＶＤ装置を用いて以下に述べるよ
うな構成の基体（サンプル５−１〜５−１７９）にｌ膜
を形成した。

サンプル５−１の′ 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Ｓ１０□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パターニングを
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５ｉｎｓ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３μ閣×３μｍで
あった。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Ｓｉｎｇ　（以下Ｔ
−ＳＬ（ｈと略す）／単結晶シリコン”と表記すること
とする）。

サンプル５−２〜５−１７９の ＪＪ−％ｔ−４ＩＩ　　ｅ　　０　１−＆　’ＩＭＰ　
口Ｃ／’ｔｌｎ　　を啼ｈ　　し　−−ｙ　ｄ２１ＮＩ
　Ｉ　　＋−酸化膜（以下Ｓｉｎｇ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）／単結晶シリ
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−３：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−Ｓ：Ｎと略す）／
単結晶シリコン、 サンプル５−８は減圧ＣｖＤによって成膜した窒化膜（
以下ＬＰ−３：Ｎと略す）／単結晶シリコン、サンプル
５−９はＥＣＲ装置によって成膜した窒化膜（以下ＥＣ
Ｒ−ＳｉＮと略す）／単結晶シリコンであｔ　　　　＃
　　ｉ’　　Ｉ啼響７−７６　と紳−ｆｌ　　七、　　
ｖ　笛＊　　ｒｒｓ　Ｗ　＃←車車高高士魯４と非電子
供与性である第２の基体表面材料の組２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ミリコン（単結晶Ｓｉ
）　、多結晶シリコン（多結晶Ｓｉ）　、非晶質シリコ
ン（非晶質ｓｉ）　、タングステニ（Ｗ）、モリブデン
（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タンゲスランシリサイド
（ＷＳｉ）、チタンシリサイド（ＴｉＳｉ）アルミニウ
ム（Ａｌｌ）、アルミニウムシリコン（ｉ−Ｓｉ）、チ
タンアルミニウム（Ａｌｌ−Ｔｉ）、チタンナイトライ
ド（Ｔｉ−Ｎ）、銅（ｃｕ）、アルミニウムシリコン銅
（Ａ忍−５ｔ−Ｃｕ）　ｌアルミニウムパラジウム（Ａ
ｌｌ−Ｐｄ）、チタン（ｒｉ）、モリブデンシリサイド
（Ｍ。

Ｓｌ）タンタルシリサイド（Ｔａ−３ｉ）を使用した。

これらのサンプルおよびｌ　、０．基板、　Ｓｉｎ、ガ
ラス基板を第３図に示した減圧ＣＶＤ装置に入れ、同一
バッチ内でｌ膜を成膜した。成膜条件は反応電圧力０．
３Ｔｏｒｒ、　ＤＭＡＨ分圧３．　ＯＸ　１０−’Ｔｏ
ｒｒ、基体温膣３００℃、成膜時間ｌＯ分である。

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１、電子供与性である第１の基体表面にのみＡ４
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。へ４膜の膜質は実施例１で示した基体温
度３００℃のものと同一の性質を示し非常に良好であっ
た。一方弁電子供与性である第２の基体表面にはＡβ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ＡＪ３＊Ｏｓ基板およびＳｉｎ、ガラス基板にも
Ａβ膜は全く堆積しなかった。

（実施例４） 第３図の減圧ＣＶＤ装置を用いて以下に述べるような構
成の基体にＩｆ膜を形成した。

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
膜上に電子供与性である第１の基体表面材料としての多
結晶Ｓｔを形成し、実施例１に示すようなフォトリソグ
ラフィ工程によりパターニングを行い、熱酸化膜表面を
部分的に露出させた。

この時の多結晶シリコンの膜厚は２０００人、熱酸化膜
露出部すなわち開口部の大きさは３μｍＸ３μ■であっ
た。このようなサンプルを６−１とする。非電子供与性
である第２の基体表面材料（丁−５ｉｆｔ、ＣＶＤ−５
ｉｎ、ＢＳＧ、ＰＳＧ、ＢＰＳＧ、Ｐ−３ｉＮ、Ｔ−３
ｉＮ。

ＬＰ−３，ｉＮ、　ＥＣＲ−ＳＩＮ）と電子供与性であ
る第１の基体表面材料（多結晶ＳＬ、非晶質Ｓｉ、　　
Ａｌｌ、、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ。

ＷＳｉ、ＴｉＳｉ、ＴａＳｉ、　Ａｌｌ　−Ｓｉ、　Ａ
ｌｌ　−Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｃｕ、　　Ａｌ１−５Ｌ−Ｃｕ
、　　Ａ１１−Ｐｄ、Ｔｉ、Ｍｏ−５Ｌ）の組み合わせ
により、表３に示す６−１〜Ｂ−１６９のサンプルを用
意した。これらのサンプルを第３図に示した減圧ＣＶＤ
装置に入れ、同一バッチ内でＡ℃膜を成膜した。

成膜条件は反応管圧力０．３Ｔｏｒｒ、　ＤＭＡＨ分圧
３．０×１０−’Ｔｏｒｒ、基体温度３００℃成膜時間
ｌＯ分である。

このような条件で成膜した結果、６−１から６−１６９
までのサンプル全てにおいて、非電子供与性である第２
の基体表面が露出している開口部には全くＡβ膜は堆積
されず、電子供与性である第１の基体表面上にのみ約７
０００ÅのＡβが堆積し、完全な選択性が得られた。な
お、堆積したｌ膜の膜質は実施例１で示した基体温度３
００℃のものと同一の性質を示し、非常に良好であった
。

（実施例５） 原料ガスにＭＭＡＩ（、を用いて、 全圧力　　　　　１．５　Ｔｏｒｒ ＭＭＡＨＩ分圧　　　５　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒと設定
し、実施例１と同様の手順で堆積を行なったところ、基
体温度１６０℃から４００℃の温度範囲において、実施
例１と同様に炭素不純物を含まない平坦性、緻密性およ
び基体表面材料による選択性に優れたＡｌ２薄膜が堆積
した。

（実施例６） 実施例１と同じ方法によってへ４膜を形成したサンプル
を用意した０表１と同一基体温度でＳｉ上へ選択的に堆
積したＡβ膜の結晶性をＸ線回折法および走査型μ−Ｒ
ＨＥＥＤ顕微鏡を用いて評価した。

走査型ｕ−ＲＨＥＥＤ顕微鏡は、Ｅｘｔｅｎｄｅｄ　Ａ
ｂｓｔｒａｃｔｓｏｆ　ｔｈｅ　２１ｔｈ　Ｃｏｎｆｅ
ｒｅｎｃｅ　ｏｎ　５ｏｌｉｄ　５ｔａｔｅＤｅｖｉｃ
ｅｓ　ａｎｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｇ（１９８９）　ｐ、
２１７およびＪａｐａｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ
　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　ｖｏｌ、２８゜Ｎ
ｏ、１１（１９８９ンＬ２０７５．で開示された手法で
ある。従来のＲＨＥＥＤ　（Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　Ｈ
ｉｇｈ　Ｅｎｅｒｇｙ　ＥｌｅｃｔｒｏｎＤｉｆｆｒａ
ｃｔｉｏｎ、反射高速電子線回折）法では、電子ビーム
を試料表面に２〜３°の洩い角度で入射させ回折電子線
により生じる回折パターンから試料表面の結晶性を評価
するものであった。しかし、電子ビーム径が、１００μ
ｍ〜数百μ厘もあるため、資料表面の平均的な情報しか
得ることができなかった。走査型μｍＲＨＥＥＤ顕微鏡
は、電子ビーム径をＯ，１ｇａ＋まで絞って試料表面の
特定微小領域からの電子線回折パターンを観測すること
ができる。また、電子ビームを資料表面上で二次元的に
走査し、回折パターン上の任意の回折斑点強度変化を画
像信号として用いて、回折斑点強度変化による試料表面
の二次元的映像（走査μｍＲＨＥＥＤ像）を得ることが
できる。この時、第４図のように回折パターン上の異な
る回折斑点ＡおよびＣを用いた走査μｍＲＨＥＥＤ像を
観察すると、試料表面に平行な格子面が、例えば、（１
００）にそろっていても面内では回転している結晶粒界
を区別して映像化することができる。ここで、回折斑点
Ａは、回折パターンの生じる面と入射電子線の作るサジ
タル面とが直交する線上（線ｇ）の回折斑点であり、回
折斑点Ｃは、線４上にはない回折斑点である。第５図の
ように、試料表面に平行な格子面が、例えば（１００）
ではあるが、結晶粒Ｘとｙでは互いに面内で回転してい
る場合、回折斑点Ａを用いた走査μｍＲＨＥＥＤ像では
、結晶粒Ｘもｙも共に強度の強い領域として表示される
。一方、回折斑点Ｃを用いた走査μ−Ｒ１（ＢＥＤ像で
は、結晶粒Ｘのみが、強度の強い領域として表示される
。従って、第４図に示されるような回折斑点ＡとＣを用
いた走査μｍＲＨＥＥＤ像を観察すると観察領域の結晶
が面内回転を含んだ多結晶であるか、単結晶であるかを
識別することができる。先に示したＥｘｔｅｎｄｅｄＡ
ｂｓｔｒａｃｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　２１ｔｈ　Ｃｏｎｆ
ｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　５ｏｌｉｄＳｔａｔｅ　Ｄｅｖｉ
ｃｅｓ　ａｎｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｇ（１９８９）　ｐ
、２１７右よびＪａｐａｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏ
ｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　ｖｏｌ。

２８、　Ｎｏ、１１　（１９８９）Ｌ２０７５．では、
Ｃｕ薄膜について、例えば試料表面に平行な格子面が（
１００）であって存在していることを明らかにしている
。

まず、表１の基体温度でＳｉ露出面上に選択的に・堆積
したＡβ膜の評価を行った。

Ｓｔ基体表面の結晶方位が（１１１）面である時、Ｘ線
回折からは、Ａ４に関しては、第６図に示すように、Ａ
β（１００）を示す回折ピークしか観測されなかった０
次に走査型μｍＲＨＥＥＤ顕微鏡を用いて選択的に堆積
したＡｌ２膜の結晶性を評価した。第７図に示すように
表面の形状を示す走査二次電子像（第７図（ａ））でＡ
ｌ２が選択的に堆積された領域を特定した後、Ａｌ２（
１０Ｇ）面に［００１３方向から電子線を入射させたと
きに生じる回折パターン上の回折斑点２００（第４図の
回折斑点Ａに相当）および回折斑点６２０（第４図の回
折斑点Ｃに相当）を用いて走査μｍＲＨＥＥＤ像（第７
図（ｂ）および第７図（ｃ））を観察した。第７図（ｂ
）および（ｃ）に模式的に示されるように選択的に堆積
されたＡＩ！、膜上で明暗の変化はなく選択的に堆積し
たＡβは、Ａβ（１００）単結晶であることが確認され
た。

な場合、ピアホール径によらず選択的に堆積したｌは、
同じ＜Ａ１１口０）単結晶であった。基体温度が２５０
℃から３３０℃の範囲のものは選択的に堆積されたＡｌ
２が単結晶になった。

また、５Ｌ（１１１）面が８Ｌ基体表面と１°　２゜３
°、４°　５°異なったオフアングル５ｌ（１１１）基
体上に選択的に堆積したＡｌ２膜も上述５Ｌ（１１１）
基体上に堆積した場合と同じく、基体温度が２５０℃か
ら３３０℃の範囲の温度条件では、　　ｌ　（１００）
単結晶が堆積した。

Ｓｉ基体表面の結晶方位が（１００）面であるとき、Ｘ
線回折からは、ｌに関しては、第８図に示すように、ｌ
　（１１１）を示す回折ピークしか観測されなかった。

第９図は、Ｓｉｎｇがライン状にバターニングされＳｉ
　（１００）がライン状に露出した基体上のＳｉ露出面
のみにＡｉ！、を選択的に堆積した場合の走査二次電子
像（第９図（ａ））および走査μｍＲＨＥＥＤ像（第９
図（ｂ）および（ｃ））である、走査ｕ　−ＲＨＥＥＤ
像は、３３３回折斑点（同図（ｂ））および５３１回折
斑点（同図（ｃ））を用いた。選択的に堆積したＡβ膜
は、Ａβ（１１１）単結晶であることが確認された。

基体温度が２５０℃から３３０℃の範囲のものは選択的
に堆積されたＡｐ！、膜が単結晶になった。

また、５ｉ（１００）面がＳｉ基体表面と１°　２゜３
°、４°　５°異なったオフアングル５Ｌ（１００）基
体上に選択的に堆積したｌ膜も上述５ｉ（１１１）基体
上に堆積した場合と同じく、基体温度が２５０℃から３
３０℃の範囲の温度条件では、Ａｎ　（１１１）単結晶
が堆積した。

（実施例７） 実施例２に示した方法で選択的に堆積したｌ膜の結晶性
は、実施例１の場合と同じく表１の基体温度が２５０℃
から３３０℃の範囲では、５Ｌ（１１１）基体上ではＡ
ｌ２（１００）単結晶、　Ｓｔ　（１００）基体上では
Ａ氾（１１１）単結晶であった。

（実施例８） 実施例３に示した方法で選択的に堆積したへβ膜の結晶
性は以下の通りであった。

実施例６と同様の観察方法による走査μｍＲＨＥＥＤ顕
微鏡観察から、第１の基体材料が５Ｌ（１１１）である
とき、第２の基体材料がＴ−５ｉＯ＊、　５ｉｎｓ、　
ＢＳＧ　。

ＰＳＧ　、　ＢＰＳＧ、　Ｐ−ＳｉＮ　、　Ｔ−ＳｉＮ
　、　ＬＰ−３ｉＮ、　ＥＣＲ−３ｉＮいずれの場合も
選択的に堆積したＡβは、Ａβ（１００）であった。ま
た、第１の基体材料が５Ｌ（１００）　テあるとき、第
２の基体材料がＴ−ＳｉＯ，。

Ｓｉｎｇ、　ＢＳＧ　、　ＰＳＧ　、　ＢＰＳＧ、　Ｐ
−ＳｉＮ　、　Ｔ−ＳｉＮ　。

ＬＰ−３ｉＮ、　ＥＣＲ−ＳｉＮいずれの場合も選択的
に堆積したＡβ膜は、ｌ　（１１１）であった。

第１の基体材料がＴｉＮであるとき、第２の基体材料が
ＴｉＮであるとき、第２の基体材料がＴ−ＳｉＯｍ、　
Ｓｉｎｇ、　ＢＳＧ　、　ＰＳＧ　、　ＢＰＳＧ、　Ｐ
−３ｉＮ　。

Ｔ−３ｉＮ　、　ＬＰ−３ｉＮ、　Ｅ（１：Ｒ−ＳｉＮ
いずれの場合も選択的に堆積したｌ膜は、Ｘ線回折測定
から、Ａｌ２（１１１）に配向しており、また加速電圧
８０ｋＶもしくは１００ｋＶの電子線を用いた従来の反
射高速電子線回折パターン観察から、ｌ　（１１１）に
係わる回折斑点が強く観察された。

［発明の効果１ 以上説明したように、本発明によれば、低抵抗、緻密、
かつ平坦なＡｌ２膜を基体上に選択的に堆積させること
ができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用可能な堆積膜形成装置の一例を示
す模式図、 第２図は本発明による堆積膜形成法を説明する模式的断
面図、 第３図は本発明を適用可能な堆積膜形成装置の他の例を
示す模式図である。 第４図は走査形μｍＲＨＥＥＤを説明する模式図、第５
図は走査形μｍＲＨＥＥＤ像による結晶粒観察結果を示
す模式図、 第６図は５ｔ（１１１）基体上のＸ線回折パターン、第
７図は５Ｌ（１１１）基体上に選択堆積されたＡβ膜の
走査二次電子像および走査形μｍＲＨＥＥＤ像を示す図
、 第８図はＳＬ　（１００）基体上のＸ線回折パターン、
第９図はＳｉ　（１００）基体上に選択堆積されたＡＩ
２膜の走査二次電子像および走査μ−ＲＨＥＥＤ像を示
す図である。 ｌ・・・基体、 ２・・・反応管、 ３・・・基体ホルダ、 ４・・・ヒータ、 ５・・・混合器、 ６・・・気化器、 ７・・・ゲートバルブ、 ８・・・スローリークバルブ、 ９・・・排気ユニット、 ｌＯ・・・搬送室、 １１・・・バルブ、 １２・・・排気ユニット、 ５０・・・石英製外側反応管、 ５１・・・石英製内側反応管、 ５２・・・原料ガス導入口、 ５３・・・ガス排気口、 ５４・・・金属製フランジ、 ５６・・・基体保持具、 ５７・・・基体、 ５８・・・ガスの流れ、 ５９・・・ヒータ部。 ０ “０ ψ 第 図 第 ７ 図 ０ ０ ０ ０ ｅ （ＩＩＩ） 第 図 第 ９ 図 定食シ求吃予像 乏食ＪＪ−Ｈ１−１ヒヒυ１氷

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）（ａ）電子供与性の表面（Ａ）と非電子供与性の表
   面（Ｂ）とを有する基体を堆積膜形成用の空間に配する
   工程、 （ｂ）アルキルアルミニウムハイドライドのガスと水素
   ガスとを前記堆積膜形成用の空間に導入する工程、およ
   び （ｃ）前記アルキルアルミニウムハイドライドの分解温
   度以上でかつ４５０℃以下の範囲内に前記電子供与性の
   表面（Ａ）の温度を維持し、アルミニウム膜を該電子供
   与性の表面（Ａ）に選択的に形成する工程を有すること
   を特徴とする堆積膜形成法。 ２）前記アルキルアルミニウムハイドライドがジメチル
   アルミニウムハイドライドであることを特徴とする請求
   項１に記載の堆積膜形成法。 ３）前記アルキルアルミニウムハイドライドがモノメチ
   ルアルミニウムハイドライドであることを特徴とする請
   求項１に記載の堆積膜形成法。