JPH07321108A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- JPH07321108A JPH07321108A JP10718494A JP10718494A JPH07321108A JP H07321108 A JPH07321108 A JP H07321108A JP 10718494 A JP10718494 A JP 10718494A JP 10718494 A JP10718494 A JP 10718494A JP H07321108 A JPH07321108 A JP H07321108A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電極配線を構成する導電体層の構造及びその
形成方法に関し、気相成長手段により段差被覆性、密着
性に優れ低抵抗な電極配線を形成する際の装置構成及び
成膜工程の簡略化を図る。 【構成】 絶縁膜２上に配設される導電体層４による電
極配線が、下部の該絶縁膜２との間に、該導電体層４を
構成する金属元素の中の少なくとも１種類のIII族元素
と少なくとも１種類のＶ族元素との化合物からなって該
導電体層４の下面と該絶縁膜２の上面とに直に接する中
間層３を有してなる半導体装置、及び上記電極配線を形
成するに際し、絶縁膜２上に該導電体層４を構成する金
属元素の中の少なくとも１種類のIII 族元素と少なくと
も１種類のＶ族元素との化合物からなる中間層３をCVD
若しくはMBE 手段により形成した後、該中間層３上に該
導電体層４をCVD 若しくはMBE 手段により形成する工程
を有する半導体装置の製造方法。
形成方法に関し、気相成長手段により段差被覆性、密着
性に優れ低抵抗な電極配線を形成する際の装置構成及び
成膜工程の簡略化を図る。 【構成】 絶縁膜２上に配設される導電体層４による電
極配線が、下部の該絶縁膜２との間に、該導電体層４を
構成する金属元素の中の少なくとも１種類のIII族元素
と少なくとも１種類のＶ族元素との化合物からなって該
導電体層４の下面と該絶縁膜２の上面とに直に接する中
間層３を有してなる半導体装置、及び上記電極配線を形
成するに際し、絶縁膜２上に該導電体層４を構成する金
属元素の中の少なくとも１種類のIII 族元素と少なくと
も１種類のＶ族元素との化合物からなる中間層３をCVD
若しくはMBE 手段により形成した後、該中間層３上に該
導電体層４をCVD 若しくはMBE 手段により形成する工程
を有する半導体装置の製造方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置及びその製造
方法、特に半導体装置における電極配線層の構造及び形
成方法に関する。
方法、特に半導体装置における電極配線層の構造及び形
成方法に関する。
【０００２】半導体の大規模集積回路（ＬＳＩ）の性能
やコストは、該ＬＳＩ中の電極配線用の金属層を形成す
る技術によって大きな影響を受ける。電極配線を形成す
る金属材料には種々なものが用いられるが、中でも最も
良く用いられる金属材料としてはアルミニウム（Al）或
いはアルミニウム(Al)−銅(Cu)合金等がある。一方、Ｌ
ＳＩにおいては、高集積化を図るために多くは多層配線
構造が適用され、それに伴って電極配線の形成される絶
縁膜の表面には大きな段差が形成されるようになってお
り、絶縁膜上に形成される電極配線は上記の大きな段差
部を乗り越えて形成されなければならない。そのため
に、上記電極配線に用いる配線金属層を一般的なスパッ
タリング等のPVD 法で形成する際には、ステップカバレ
ッジ性の不足から段差部において断線を誘発するという
問題を生ずる。
やコストは、該ＬＳＩ中の電極配線用の金属層を形成す
る技術によって大きな影響を受ける。電極配線を形成す
る金属材料には種々なものが用いられるが、中でも最も
良く用いられる金属材料としてはアルミニウム（Al）或
いはアルミニウム(Al)−銅(Cu)合金等がある。一方、Ｌ
ＳＩにおいては、高集積化を図るために多くは多層配線
構造が適用され、それに伴って電極配線の形成される絶
縁膜の表面には大きな段差が形成されるようになってお
り、絶縁膜上に形成される電極配線は上記の大きな段差
部を乗り越えて形成されなければならない。そのため
に、上記電極配線に用いる配線金属層を一般的なスパッ
タリング等のPVD 法で形成する際には、ステップカバレ
ッジ性の不足から段差部において断線を誘発するという
問題を生ずる。
【０００３】そこで、ステップカバレッジ性に優れてい
ることにより、段差部上での断線の発生を防止できる化
学気相成長(CVD) 法を用いて配線金属層を形成する電極
配線の形成方法が提案されているが、この方法では、絶
縁膜と電極配線との密着性の低下、配線抵抗の増大等の
問題が生じており、改善が望まれている。
ることにより、段差部上での断線の発生を防止できる化
学気相成長(CVD) 法を用いて配線金属層を形成する電極
配線の形成方法が提案されているが、この方法では、絶
縁膜と電極配線との密着性の低下、配線抵抗の増大等の
問題が生じており、改善が望まれている。
【０００４】
【従来の技術】従来の気相成長(CVD) による金属膜を用
いて金属配線を形成する際に行われていた代表的な方法
は、図５を参照して次に示す通りである。
いて金属配線を形成する際に行われていた代表的な方法
は、図５を参照して次に示す通りである。
【０００５】即ち、例えばシリコン(Si)基板51上の配線
下地のSiO2絶縁膜52上にアルミニウム(Al)配線を形成す
るに際しては、上記SiO2絶縁膜52を表面に有するSi基板
51を図示しない気相成長容器内に挿入し、先ず、この基
板51をアルミニウムの成長温度に加熱した状態で成長容
器内に４塩化チタン(TiCl4) を流入してTiCl4 ガスに曝
し、上記基板51のSiO2絶縁膜52上に、極く薄いチタン(T
i)薄膜による中間層53を形成する。このTi薄膜による中
間層53は、アルミニウム(Al)膜の気相成長初期に形成さ
れる核密度を高め、SiO2絶縁膜52上へのAl膜の気相成長
を可能にする作用を有する。（図５(a) 参照） そしてその直後に、前記基板温度を維持した状態で気相
成長容器（図示せず）内を水素(H2)で置換し、次いで該
気相成長容器内へ、AlのソースガスであるTIBA（トリイ
ソブチルアルミニウム）を流入し、前記Ti薄膜による中
間層53上に所定の厚さを有するAl膜54を形成する。（図
５(b) 参照） 次いで、上記基板51を気相成長装置から取り出し、通常
のパターニング手段により上記Al膜54及びTi薄膜からな
る中間層53を一括パターニングし、前記下地のSiO2絶縁
膜52上に、前記Ti薄膜からなる中間層53を介して配設さ
れたAl電極電極配線54L を形成する。（図５(c) 参照） しかし、上記の従来方法には、成膜されたAl膜54が、ス
パッタにより成膜したAl膜に比べ表面の凹凸が激しくな
るという欠点があり、Al電極配線54L のマイグレーショ
ン耐性が弱くなるという問題を生ずる。
下地のSiO2絶縁膜52上にアルミニウム(Al)配線を形成す
るに際しては、上記SiO2絶縁膜52を表面に有するSi基板
51を図示しない気相成長容器内に挿入し、先ず、この基
板51をアルミニウムの成長温度に加熱した状態で成長容
器内に４塩化チタン(TiCl4) を流入してTiCl4 ガスに曝
し、上記基板51のSiO2絶縁膜52上に、極く薄いチタン(T
i)薄膜による中間層53を形成する。このTi薄膜による中
間層53は、アルミニウム(Al)膜の気相成長初期に形成さ
れる核密度を高め、SiO2絶縁膜52上へのAl膜の気相成長
を可能にする作用を有する。（図５(a) 参照） そしてその直後に、前記基板温度を維持した状態で気相
成長容器（図示せず）内を水素(H2)で置換し、次いで該
気相成長容器内へ、AlのソースガスであるTIBA（トリイ
ソブチルアルミニウム）を流入し、前記Ti薄膜による中
間層53上に所定の厚さを有するAl膜54を形成する。（図
５(b) 参照） 次いで、上記基板51を気相成長装置から取り出し、通常
のパターニング手段により上記Al膜54及びTi薄膜からな
る中間層53を一括パターニングし、前記下地のSiO2絶縁
膜52上に、前記Ti薄膜からなる中間層53を介して配設さ
れたAl電極電極配線54L を形成する。（図５(c) 参照） しかし、上記の従来方法には、成膜されたAl膜54が、ス
パッタにより成膜したAl膜に比べ表面の凹凸が激しくな
るという欠点があり、Al電極配線54L のマイグレーショ
ン耐性が弱くなるという問題を生ずる。
【０００６】そこで上記欠点を除去するために、絶縁膜
上にスパッタ手段により窒化チタン(TiN) やチタンタン
グステン(TiW) の層を薄く堆積し、この層をシード層と
してSiO2絶縁膜上にAl膜を気相成長し、それによって絶
縁膜上に気相成長手段で成膜されるAl膜表面の平坦性を
高める方法も従来提案された。
上にスパッタ手段により窒化チタン(TiN) やチタンタン
グステン(TiW) の層を薄く堆積し、この層をシード層と
してSiO2絶縁膜上にAl膜を気相成長し、それによって絶
縁膜上に気相成長手段で成膜されるAl膜表面の平坦性を
高める方法も従来提案された。
【０００７】しかし、上記TiN やTiW のシード層を設け
る方法によると、Al膜の形成に際してスパッタとCVD と
の複合装置が必要になり、装置構造が複雑になるという
問題があった。（以上の従来の方法は、〔天沢敬生：月
刊Semiconductor World 1992年１月号 p.197〕参照） また別に、従来、DMAH（ディメチルアルミニウムハイド
ライド）をソースガスとし、プラズマ中において絶縁膜
上にシード層を形成し、その後上記ガス中における熱CV
D により上記シード層上にAl膜を厚く成長させることに
よりAl膜の平坦性を高める方法も試みられた。この方法
は、絶縁膜上で分解しにくいDMAHの分解が、プラズマに
より絶縁膜表面を帯電させることによって促進されてAl
のシード層が形成され、このAlのシード層によって後の
熱CVD による平坦なAl膜の堆積を容易にするものである
が、この方法においても通常の熱CVD とプラズマCVD と
が併用されるので、前記スパッタとの複合ほどではない
が装置構造が複雑化するという問題があった。
る方法によると、Al膜の形成に際してスパッタとCVD と
の複合装置が必要になり、装置構造が複雑になるという
問題があった。（以上の従来の方法は、〔天沢敬生：月
刊Semiconductor World 1992年１月号 p.197〕参照） また別に、従来、DMAH（ディメチルアルミニウムハイド
ライド）をソースガスとし、プラズマ中において絶縁膜
上にシード層を形成し、その後上記ガス中における熱CV
D により上記シード層上にAl膜を厚く成長させることに
よりAl膜の平坦性を高める方法も試みられた。この方法
は、絶縁膜上で分解しにくいDMAHの分解が、プラズマに
より絶縁膜表面を帯電させることによって促進されてAl
のシード層が形成され、このAlのシード層によって後の
熱CVD による平坦なAl膜の堆積を容易にするものである
が、この方法においても通常の熱CVD とプラズマCVD と
が併用されるので、前記スパッタとの複合ほどではない
が装置構造が複雑化するという問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、SiO2
等の絶縁膜上に平坦で低抵抗を有する良質なAl又はAl合
金等の配線形成用導電体層を、単純な熱CVD 装置のみ
で、容易に且つ密着性良く形成することが可能な上記導
電体層の層構造及び成膜方法を提供することを目的とす
る。
等の絶縁膜上に平坦で低抵抗を有する良質なAl又はAl合
金等の配線形成用導電体層を、単純な熱CVD 装置のみ
で、容易に且つ密着性良く形成することが可能な上記導
電体層の層構造及び成膜方法を提供することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決は、絶縁
膜上に配設される導電体層による電極配線が、下部の該
絶縁膜との間に、該導電体層を構成する金属元素の中の
少なくとも１種類のIII 族元素と、少なくとも１種類の
Ｖ族元素との化合物からなって該導電体層の下面と該絶
縁膜の上面とに直に接する中間層を有してなる本発明に
よる半導体装置、若しくは、絶縁膜上に前記導電体層か
らなる電極配線を形成するに際して、該絶縁膜上に該導
電体層を構成する金属元素の中の少なくとも１種類のII
I 族元素と、少なくとも１種類のＶ族元素との化合物か
らなる中間層を気相成長若しくは分子線エピタキシ手段
により形成する工程、該中間層上に該導電体層を気相成
長若しくは分子線エピタキシ手段により形成する工程、
該導電体層と中間層とを電極配線の形状に一括パターニ
ングする工程を有する本発明による半導体装置の製造方
法によって達成される。
膜上に配設される導電体層による電極配線が、下部の該
絶縁膜との間に、該導電体層を構成する金属元素の中の
少なくとも１種類のIII 族元素と、少なくとも１種類の
Ｖ族元素との化合物からなって該導電体層の下面と該絶
縁膜の上面とに直に接する中間層を有してなる本発明に
よる半導体装置、若しくは、絶縁膜上に前記導電体層か
らなる電極配線を形成するに際して、該絶縁膜上に該導
電体層を構成する金属元素の中の少なくとも１種類のII
I 族元素と、少なくとも１種類のＶ族元素との化合物か
らなる中間層を気相成長若しくは分子線エピタキシ手段
により形成する工程、該中間層上に該導電体層を気相成
長若しくは分子線エピタキシ手段により形成する工程、
該導電体層と中間層とを電極配線の形状に一括パターニ
ングする工程を有する本発明による半導体装置の製造方
法によって達成される。
【００１０】
【作用】図１は本発明の原理説明用断面図である。同図
において、１はシリコン(Si)基板、２はSiO2等よりなる
絶縁膜、３はアルミニウム砒素(AlAs)中間層、４は電極
配線を構成するAl（Al合金を含む）膜を示す。
において、１はシリコン(Si)基板、２はSiO2等よりなる
絶縁膜、３はアルミニウム砒素(AlAs)中間層、４は電極
配線を構成するAl（Al合金を含む）膜を示す。
【００１１】本発明は、絶縁膜上にIII 族金属の例えば
Al（Al合金を含む）膜４による電極配線を形成する際、
電極配線を構成するAl膜４と下地の絶縁膜２との間に、
前記電極配線を構成する金属のAlとＶ族元素との化合物
の例えばAlAsからなる中間層３を介在させることを特徴
としている。
Al（Al合金を含む）膜４による電極配線を形成する際、
電極配線を構成するAl膜４と下地の絶縁膜２との間に、
前記電極配線を構成する金属のAlとＶ族元素との化合物
の例えばAlAsからなる中間層３を介在させることを特徴
としている。
【００１２】Al等のIII 族金属とＶ族元素とを組み合わ
せると安定な化合物が形成できる。この安定なIII-Ｖ族
化合物はＶ族元素が過剰になるような条件で原料ガスを
供給して気相成長することによって常に１：１の組成比
を持って容易に形成でき、安定な結晶構造を有してい
る。
せると安定な化合物が形成できる。この安定なIII-Ｖ族
化合物はＶ族元素が過剰になるような条件で原料ガスを
供給して気相成長することによって常に１：１の組成比
を持って容易に形成でき、安定な結晶構造を有してい
る。
【００１３】また、上記気相成長で形成されるIII-Ｖ族
化合物例えばAlAsは、単体のAlに比べて下地に対する密
着性及び被覆性が高いことが特徴である。成長方法を工
夫することによって、Si基板上に均一なAlAs膜を１分子
層ずつ形成できることについては発明者等が既に報告し
ており〔K.Kitahara et.al.: Jpn.J.Appl.Phys.32(199
3)p.L236.〕、その後発明者等は、SiO2等の絶縁膜上に
も密着性良く、且つほぼ均一な厚さで被覆性良く形成で
きることを確認している（この場合、１分子層ずつの形
成はできない）。
化合物例えばAlAsは、単体のAlに比べて下地に対する密
着性及び被覆性が高いことが特徴である。成長方法を工
夫することによって、Si基板上に均一なAlAs膜を１分子
層ずつ形成できることについては発明者等が既に報告し
ており〔K.Kitahara et.al.: Jpn.J.Appl.Phys.32(199
3)p.L236.〕、その後発明者等は、SiO2等の絶縁膜上に
も密着性良く、且つほぼ均一な厚さで被覆性良く形成で
きることを確認している（この場合、１分子層ずつの形
成はできない）。
【００１４】このような特性が得られるのは、III-Ｖ族
化合物であるAlAsの固有の性質に加えて、成長温度の低
さによるところが大きい。それは、成長温度が低い程、
成長初期に形成される成長核は小さく、また成長核の形
成密度も高まることによるものである。上記効果は、Al
Asに限らずアルミニウム・燐(AlP) 、ガリウム・アルミ
ニウム・砒素(GaAlAs)等においても同様に得られてい
る。
化合物であるAlAsの固有の性質に加えて、成長温度の低
さによるところが大きい。それは、成長温度が低い程、
成長初期に形成される成長核は小さく、また成長核の形
成密度も高まることによるものである。上記効果は、Al
Asに限らずアルミニウム・燐(AlP) 、ガリウム・アルミ
ニウム・砒素(GaAlAs)等においても同様に得られてい
る。
【００１５】更にまた、Alを含むIII-Ｖ族化合物（例え
ば上記AlAs）による中間層は、成長の停止をAl成長ガス
の雰囲気にした状態で行うことにより、表面の大部分を
Alで終端させることができるので、更にAlの原料ガスを
供給し続けることによって、その上に引き続いて連続し
た電極配線用のAlの厚い膜を形成することが容易である
と同時に、上記Alを含むIII-Ｖ族化合物（例えば上記Al
As）による中間層の結晶成長核が小さく且つ密度が高い
ことから、上記厚いAl膜は緻密で低抵抗を有し且つ表面
が平坦に形成される。
ば上記AlAs）による中間層は、成長の停止をAl成長ガス
の雰囲気にした状態で行うことにより、表面の大部分を
Alで終端させることができるので、更にAlの原料ガスを
供給し続けることによって、その上に引き続いて連続し
た電極配線用のAlの厚い膜を形成することが容易である
と同時に、上記Alを含むIII-Ｖ族化合物（例えば上記Al
As）による中間層の結晶成長核が小さく且つ密度が高い
ことから、上記厚いAl膜は緻密で低抵抗を有し且つ表面
が平坦に形成される。
【００１６】以上の諸点から本発明では、図１のよう
に、絶縁膜と、その上に形成される電極配線を構成する
III 族金属のAl（合金を含む）膜４との間に、該絶縁膜
２に対しての密着性及び被覆性が高く、結晶成長核が小
さく且つ高密度を有し、且つ表面の大部分がIII 族元素
のAlで終端しているIII-Ｖ族化合物の例えばAlAsからな
る中間層３を、気相成長または分子線エピタキシにより
成膜して介在させることにより、その上に気相成長また
は分子線エピタキにより堆積して形成される上記III 族
金属の例えばAlからなる電極配線の、絶縁膜２上への密
着性及び被覆性を高め、更に結晶を緻密化して配線抵抗
を減少させると共に表面を平坦化する。
に、絶縁膜と、その上に形成される電極配線を構成する
III 族金属のAl（合金を含む）膜４との間に、該絶縁膜
２に対しての密着性及び被覆性が高く、結晶成長核が小
さく且つ高密度を有し、且つ表面の大部分がIII 族元素
のAlで終端しているIII-Ｖ族化合物の例えばAlAsからな
る中間層３を、気相成長または分子線エピタキシにより
成膜して介在させることにより、その上に気相成長また
は分子線エピタキにより堆積して形成される上記III 族
金属の例えばAlからなる電極配線の、絶縁膜２上への密
着性及び被覆性を高め、更に結晶を緻密化して配線抵抗
を減少させると共に表面を平坦化する。
【００１７】そして、絶縁膜上に上記のように密着性及
び被覆性に優れ且つ低抵抗で表面が平坦なIII 族金属の
例えばAl配線を形成する際に用いられる気相成長あるい
は分子線エピタキシによる成膜方法を、スパッタ装置や
プラズマ源を用いずに単なる熱CVD 法あるいは分子線エ
ピタキシ法のみによって行うことを可能にし、上記配線
形成に際しての装置構成及び作業の簡略化を図るもので
ある。
び被覆性に優れ且つ低抵抗で表面が平坦なIII 族金属の
例えばAl配線を形成する際に用いられる気相成長あるい
は分子線エピタキシによる成膜方法を、スパッタ装置や
プラズマ源を用いずに単なる熱CVD 法あるいは分子線エ
ピタキシ法のみによって行うことを可能にし、上記配線
形成に際しての装置構成及び作業の簡略化を図るもので
ある。
【００１８】
【実施例】以下本発明を、図示実施例により具体的に説
明する。図２は本発明に係る製造方法の一実施例の工程
断面図、図３は本発明による表面モホロジーの改善効果
を示す図、図４は本発明に係る導電体層形成方法の異な
る実施例の工程図である。
明する。図２は本発明に係る製造方法の一実施例の工程
断面図、図３は本発明による表面モホロジーの改善効果
を示す図、図４は本発明に係る導電体層形成方法の異な
る実施例の工程図である。
【００１９】本発明の方法においては、Si基板11の表面
に形成されているSiO2絶縁膜12上に例えばAlからなる電
極配線を形成するに際しては、真空排気手段を備えた熱
CVD装置の成長容器（図示せず）内に、上記基板11を挿
入し、成長容器内を真空に排気し、ヒータ等による加熱
手段によりこの基板を 150℃程度の一定温度に設定維持
した状態で、成長容器内にAsの原料ガスの例えばアルシ
ン(AsH3)とAlの原料ガスの例えばトリメチルアルミニウ
ム(TMAA)とを、例えば水素(H2)を中間にはさんで交互に
流しながら、前記基板11の絶縁膜12上に厚さ10nm程度の
AlAs中間層13の成長を行う。その際、それぞれのガスの
流量は、AsH3：50sccm、H2：100sccm 、TMAA：100sccm
程度とし、AsH3→H2→TMAA→H2の順に５秒ずつ交互に繰
り返し供給する。また成長容器内のガス圧は例えば10To
rr前後になるように真空排気量を加減する。（図２(a)
参照） AlAs中間層13の厚さが10nmに達したならば、Alの原料ガ
スのTMAAを最後にして原料ガスの供給を停止し、前記中
間層13の成長を終了する。この状態で、AlAs中間層13の
表面の大部分はAlで終端する。（図２(b) 参照） 次いで、成長容器内にH2のみを流しながら基板温度を例
えば 250℃に設定した後、Al膜の原料として例えばジメ
チルアルミニウムハイドライド(DMAH)を供給し、上記表
面がAlで終端しているAlAs中間層13上に、電極配線に用
いる例えば厚さ１μｍのAl膜14を成長させる。このAl成
長に際してのDMAHの供給はH2をキャリアガスとして行わ
れ、例えばDMAHの流量:200sccm、H2の流量1000sccm、成
長容器内ガス圧：10Torr程度とする。（図２(c) 参照） 次いで、上記基板を常温近傍に冷却し、成長容器から取
り出した後、次いで前記前記Al膜14上に通常のフォトリ
ソグラフィ或いは電子線リソグラフィにより前図示しな
いレジストマスクを形成し、このレジストマスク（図示
せず）を介して上記電極配線用のAl膜14とその下部のAl
As中間層13を一括エッチングしてパターニングし、SiO2
絶縁膜12上にAlAs中間層13を介して形成された本発明に
係る構造を有するAl電極配線14L を完成させる。（図２
(d) 参照） 図４は、AlAs中間層の有無による表面モホロジーの差異
を示した本発明による表面モホロジーの改善効果を示す
図で、ＢはAlAs中間層を介さずSiO2絶縁膜上に直に形成
された従来のAl膜の表面モホロジーのカーブを示し、Ａ
は上記実施例によるAlAs中間層を介してSiO2絶縁膜上に
形成されたAl膜の表面モホロジーのカーブを示してい
る。
に形成されているSiO2絶縁膜12上に例えばAlからなる電
極配線を形成するに際しては、真空排気手段を備えた熱
CVD装置の成長容器（図示せず）内に、上記基板11を挿
入し、成長容器内を真空に排気し、ヒータ等による加熱
手段によりこの基板を 150℃程度の一定温度に設定維持
した状態で、成長容器内にAsの原料ガスの例えばアルシ
ン(AsH3)とAlの原料ガスの例えばトリメチルアルミニウ
ム(TMAA)とを、例えば水素(H2)を中間にはさんで交互に
流しながら、前記基板11の絶縁膜12上に厚さ10nm程度の
AlAs中間層13の成長を行う。その際、それぞれのガスの
流量は、AsH3：50sccm、H2：100sccm 、TMAA：100sccm
程度とし、AsH3→H2→TMAA→H2の順に５秒ずつ交互に繰
り返し供給する。また成長容器内のガス圧は例えば10To
rr前後になるように真空排気量を加減する。（図２(a)
参照） AlAs中間層13の厚さが10nmに達したならば、Alの原料ガ
スのTMAAを最後にして原料ガスの供給を停止し、前記中
間層13の成長を終了する。この状態で、AlAs中間層13の
表面の大部分はAlで終端する。（図２(b) 参照） 次いで、成長容器内にH2のみを流しながら基板温度を例
えば 250℃に設定した後、Al膜の原料として例えばジメ
チルアルミニウムハイドライド(DMAH)を供給し、上記表
面がAlで終端しているAlAs中間層13上に、電極配線に用
いる例えば厚さ１μｍのAl膜14を成長させる。このAl成
長に際してのDMAHの供給はH2をキャリアガスとして行わ
れ、例えばDMAHの流量:200sccm、H2の流量1000sccm、成
長容器内ガス圧：10Torr程度とする。（図２(c) 参照） 次いで、上記基板を常温近傍に冷却し、成長容器から取
り出した後、次いで前記前記Al膜14上に通常のフォトリ
ソグラフィ或いは電子線リソグラフィにより前図示しな
いレジストマスクを形成し、このレジストマスク（図示
せず）を介して上記電極配線用のAl膜14とその下部のAl
As中間層13を一括エッチングしてパターニングし、SiO2
絶縁膜12上にAlAs中間層13を介して形成された本発明に
係る構造を有するAl電極配線14L を完成させる。（図２
(d) 参照） 図４は、AlAs中間層の有無による表面モホロジーの差異
を示した本発明による表面モホロジーの改善効果を示す
図で、ＢはAlAs中間層を介さずSiO2絶縁膜上に直に形成
された従来のAl膜の表面モホロジーのカーブを示し、Ａ
は上記実施例によるAlAs中間層を介してSiO2絶縁膜上に
形成されたAl膜の表面モホロジーのカーブを示してい
る。
【００２０】この図から明らかなように本発明に係る上
記実施例によれば、表面モホロジーは従来の５〜６分の
１程度に減少し、Al膜の平坦性が大幅に改善されること
がわかる。また、上記平坦性の向上はAl膜が緻密化した
ことを意味しており、そのためにAl膜の比抵抗は、上記
Ｂカーブに対応するAl膜で 100μΩ・cmと大きな値を示
していたものが、上記Ａカーブに対応する本発明に係る
Al膜においては７μΩ・cm程度に減少した。なお、この
値は、Alのバルクの比抵抗 2.7μΩ・cm、及びSi上に直
に形成したAl膜の比抵抗４μΩ・cmに近い優れた値であ
る。
記実施例によれば、表面モホロジーは従来の５〜６分の
１程度に減少し、Al膜の平坦性が大幅に改善されること
がわかる。また、上記平坦性の向上はAl膜が緻密化した
ことを意味しており、そのためにAl膜の比抵抗は、上記
Ｂカーブに対応するAl膜で 100μΩ・cmと大きな値を示
していたものが、上記Ａカーブに対応する本発明に係る
Al膜においては７μΩ・cm程度に減少した。なお、この
値は、Alのバルクの比抵抗 2.7μΩ・cm、及びSi上に直
に形成したAl膜の比抵抗４μΩ・cmに近い優れた値であ
る。
【００２１】上記実施例においては、AlAs中間層の形成
を、AsH3→H2→TMAA→H2の順でAsH3とTMAAを交互に流す
いわゆる原子層エピタキシ法を用いて行ったが、上記Al
As中間層はAlとAsの原料ガスを同時に流して成長させて
もよい。この方法は、いわゆる有機金属気相成長(MOCV
D) 法に相当する。
を、AsH3→H2→TMAA→H2の順でAsH3とTMAAを交互に流す
いわゆる原子層エピタキシ法を用いて行ったが、上記Al
As中間層はAlとAsの原料ガスを同時に流して成長させて
もよい。この方法は、いわゆる有機金属気相成長(MOCV
D) 法に相当する。
【００２２】また、AlとAsの原料には様々なものがあ
り、安全性、コスト、必要な成長速度等の状況に応じて
使いわけることができる。例えばAsの原料のアルシン(A
sH3)は毒性のある高圧ガスであり取り扱いに注意が必要
であるが、代わりにターシャルブチルアルシンを用いる
ことにより安全性を改善できる等である。
り、安全性、コスト、必要な成長速度等の状況に応じて
使いわけることができる。例えばAsの原料のアルシン(A
sH3)は毒性のある高圧ガスであり取り扱いに注意が必要
であるが、代わりにターシャルブチルアルシンを用いる
ことにより安全性を改善できる等である。
【００２３】また上記実施例においては、電極配線用の
Al膜の下部に設ける中間層にAlAsを用いたが、その他の
材料として、AlＰ、GaAlAs等、Alを含むIII 族とＶ族元
素の化合物を用いても実施例同様の効果を得ることが可
能である。
Al膜の下部に設ける中間層にAlAsを用いたが、その他の
材料として、AlＰ、GaAlAs等、Alを含むIII 族とＶ族元
素の化合物を用いても実施例同様の効果を得ることが可
能である。
【００２４】また上記方法は上部の電極配線用の金属膜
がAl-Cu 等のAl合金の場合にも適用される。例えば電極
配線用の金属膜にAl-1wt％Cu合金を適用する場合、上記
Al-1wt％Cu合金膜の成長には原料ガスとして例えばDMAH
とシクロペンタジエニルカッパトリエチルホスフィン(C
pCuTEP) が用いられる。
がAl-Cu 等のAl合金の場合にも適用される。例えば電極
配線用の金属膜にAl-1wt％Cu合金を適用する場合、上記
Al-1wt％Cu合金膜の成長には原料ガスとして例えばDMAH
とシクロペンタジエニルカッパトリエチルホスフィン(C
pCuTEP) が用いられる。
【００２５】以上は、本発明に係る中間層を気相成長手
段により形成する例について説明したが、III-Ｖ族化合
物からなり前記効果を有する中間層は、気相成長手段に
よらずに分子線エピタキシ(MBE) によっても形成するこ
ともできる。その場合の電極配線の形成工程は、中間層
にAlAsを用い電極配線層にAl膜を用いる場合、図４に示
す工程図のようになる。即ち、工程１は分子線エピタキ
シ(MBE) によるAlAs中間層形成工程、工程２はMBE によ
るAl膜形成工程、工程３は前記実施例と同様のAl膜とAl
As中間層との一括パターニング工程である。
段により形成する例について説明したが、III-Ｖ族化合
物からなり前記効果を有する中間層は、気相成長手段に
よらずに分子線エピタキシ(MBE) によっても形成するこ
ともできる。その場合の電極配線の形成工程は、中間層
にAlAsを用い電極配線層にAl膜を用いる場合、図４に示
す工程図のようになる。即ち、工程１は分子線エピタキ
シ(MBE) によるAlAs中間層形成工程、工程２はMBE によ
るAl膜形成工程、工程３は前記実施例と同様のAl膜とAl
As中間層との一括パターニング工程である。
【００２６】この方法において、AlAs中間層の分子線エ
ピタキシ(MBE) には、例えば1200℃に加熱した金属Alソ
ースと 400℃に加熱した金属Asソースとが用いられ、Al
膜のMBE には1200℃に加熱した金属Alソースが用いられ
る。その際の真空度は、原料を加熱しない状態で10-9〜
10-1Torrにする。
ピタキシ(MBE) には、例えば1200℃に加熱した金属Alソ
ースと 400℃に加熱した金属Asソースとが用いられ、Al
膜のMBE には1200℃に加熱した金属Alソースが用いられ
る。その際の真空度は、原料を加熱しない状態で10-9〜
10-1Torrにする。
【００２７】気相成長による中間層と同様の効果を有す
るIII-Ｖ族化合物中間層例えば前記AlAs層が、分子線エ
ピタキシによっても形成できるのば、AlAs等のIII-Ｖ族
化合物のSiO2絶縁膜に対する密着性が成膜方法によら
ず、その物性に起因するためである。
るIII-Ｖ族化合物中間層例えば前記AlAs層が、分子線エ
ピタキシによっても形成できるのば、AlAs等のIII-Ｖ族
化合物のSiO2絶縁膜に対する密着性が成膜方法によら
ず、その物性に起因するためである。
【００２８】
【発明の効果】以上説明のように本発明によれば、ＬＳ
Ｉ等の段差を有する下地絶縁膜上に段差被覆性に優れ、
密着性が良く、且つ表面が平坦で緻密な低抵抗を有する
Al等のIII 族金属による電極配線を形成することができ
る。また、かかる電極配線を形成する際に絶縁膜と電極
配線金属との間に介在せしめる中間層の形成に際しての
装置構造及び形成工程の簡略化を図ることができる。
Ｉ等の段差を有する下地絶縁膜上に段差被覆性に優れ、
密着性が良く、且つ表面が平坦で緻密な低抵抗を有する
Al等のIII 族金属による電極配線を形成することができ
る。また、かかる電極配線を形成する際に絶縁膜と電極
配線金属との間に介在せしめる中間層の形成に際しての
装置構造及び形成工程の簡略化を図ることができる。
【００２９】従って本発明は、ＬＳＩ等高集積化される
半導体装置の製造歩留りや信頼性の向上、及び製造コス
トの低減に寄与するところが大きい。
半導体装置の製造歩留りや信頼性の向上、及び製造コス
トの低減に寄与するところが大きい。
【図１】 本発明の原理説明用断面図
【図２】 本発明に係る製造方法の一実施例の工程断面
図
図
【図３】 本発明による表面モホロジーの改善効果を示
す図
す図
【図４】 本発明に係る製造方法の他の実施例の工程図
【図５】 従来の方法の工程断面図
１ シリコン(Si)基板 ２ SiO2等の絶縁膜 ３ アルミニウム砒素(AlAs)中間層 ４ 電極配線を構成するAl（Al合金を含む）膜 11 Si基板 12 絶縁膜 13 AlAs中間層 14 Al膜 14L Al電極配線
Claims (7)
- 【請求項１】 絶縁膜(2) 上に配設される導電体層(4)
による電極配線が、下部の該絶縁膜(2) との間に、該導
電体層(4) を構成する金属元素の中の少なくとも１種類
のIII 族元素と、少なくとも１種類のＶ族元素との化合
物からなって該導電体層(4) の下面と該絶縁膜(2) の上
面とに直に接する中間層(3) を有してなることを特徴と
する半導体装置。 - 【請求項２】 前記導電体層がアルミニウム若しくはア
ルミニウムを含む合金からなり、前記中間層がアルミニ
ウムを含む少なくとも１種類のIII 族元素と、少なくと
も１種類のＶ族元素との化合物からなることを特徴とす
る請求項１記載の半導体装置。 - 【請求項３】 前記導電体層がアルミニウム若しくはア
ルミニウムを含む合金からなり、前記中間層がアルミニ
ウム・砒素からなることを特徴とする請求項１または２
記載の半導体装置。 - 【請求項４】 絶縁膜上に請求項１記載の導電体層から
なる電極配線を形成するに際して、 該絶縁膜上に該導電体層を構成する金属元素の中の少な
くとも１種類のIII 族元素と、少なくとも１種類のＶ族
元素との化合物からなる中間層を気相成長若しくは分子
線エピタキシ手段により形成する工程、 該中間層上に該導電体層を気相成長若しくは分子線エピ
タキシ手段により形成する工程、 該導電体層と中間層とを電極配線の形状に一括パターニ
ングする工程を有することを特徴とする半導体装置の製
造方法。 - 【請求項５】 前記導電体層がアルミニウム若しくはア
ルミニウムを含む合金からなり、前記中間層がアルミニ
ウムを含む少なくとも１種類のIII 族元素と少なくとも
１種類のＶ族元素との化合物からなることを特徴とする
請求項４記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 前記中間層がアルミニウム・砒素からな
り、該中間層の形成を気相成長手段で行い、且つ該気相
成長が、アルミニウムの原料ガスと砒素の原料ガスとを
交互に供給してなされることを特徴とする請求項４また
は５記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 前記中間層がアルミニウム・砒素からな
り、該中間層の形成を気相成長手段で行い、且つ該気相
成長が、アルミニウムの原料ガスと砒素の原料ガスとを
同時に供給してなされることを特徴とする請求項４また
は５記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10718494A JPH07321108A (ja) | 1994-05-20 | 1994-05-20 | 半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10718494A JPH07321108A (ja) | 1994-05-20 | 1994-05-20 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07321108A true JPH07321108A (ja) | 1995-12-08 |
Family
ID=14452607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10718494A Withdrawn JPH07321108A (ja) | 1994-05-20 | 1994-05-20 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07321108A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005294321A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 積層回路材料 |
| JP2011155280A (ja) * | 2011-03-15 | 2011-08-11 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 積層回路材料 |
-
1994
- 1994-05-20 JP JP10718494A patent/JPH07321108A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005294321A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 積層回路材料 |
| JP2011155280A (ja) * | 2011-03-15 | 2011-08-11 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 積層回路材料 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010731 |