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JPH06272042A - Formation of thin film - Google Patents

Formation of thin film

Info

Publication number
JPH06272042A
JPH06272042A JP5723993A JP5723993A JPH06272042A JP H06272042 A JPH06272042 A JP H06272042A JP 5723993 A JP5723993 A JP 5723993A JP 5723993 A JP5723993 A JP 5723993A JP H06272042 A JPH06272042 A JP H06272042A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
forming
alloy
raw material
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5723993A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tadashi Nakano
正 中野
Tomoharu Katagiri
智治 片桐
Hidekazu Kondo
英一 近藤
Hiroshi Yamamoto
浩 山本
Tomohiro Oota
与洋 太田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Steel Corp filed Critical Kawasaki Steel Corp
Priority to JP5723993A priority Critical patent/JPH06272042A/en
Publication of JPH06272042A publication Critical patent/JPH06272042A/en
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、原料ガスの供給が安定しており、
原料ガスの制御性も良いAl−Cu合金の薄膜の形成方
法を提供することを目的とする。 【構成】 本発明は、原料ガスを反応容器内に供給し、
所望の領域に化学気相成長法によってAl−Cu合金を
堆積させてAl−Cu合金膜を形成する薄膜形成方法に
おいて、原料ガスとしては、Al原子及びCu原子の双
方を一化合物中に含む有機金属化合物を用いることを特
徴とする。
(57) [Summary] [Objective] The present invention provides a stable supply of raw material gas,
It is an object of the present invention to provide a method for forming a thin film of an Al-Cu alloy having good controllability of raw material gas. [Structure] The present invention supplies a raw material gas into a reaction vessel,
In a thin film forming method for forming an Al-Cu alloy film by depositing an Al-Cu alloy in a desired region by chemical vapor deposition, the source gas is an organic compound containing both Al atoms and Cu atoms in one compound. It is characterized by using a metal compound.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、化学気相成長法(CV
D法)を用いたAl−Cu合金膜の形成方法に関するも
のであり、特に半導体装置に用いる配線に関するもので
ある。
The present invention relates to a chemical vapor deposition method (CV).
The present invention relates to a method for forming an Al-Cu alloy film using the D method), and particularly to wiring used in a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体装置は、LSIからVLS
Iへ、さらにはULSIへとその集積度を向上させてお
り、これにともない配線の幅やコンタクトホールの径に
おける微細化が著しく進んでいる。このような技術開発
の進展において、半導体装置の配線材料としてCuとA
lとの合金を用いる技術(特開平3−111567等)
が開示されている。Al−Cu合金膜からなるAl−C
u合金配線は、AlのみからなるAl配線に比べ、平坦
性、緻密性に優れ、エレクトロマイグレーションやスト
レスマイグレーションに強いという特徴を有している。
2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor devices have changed from LSI to VLS.
The degree of integration has been improved to I and further to ULSI, and along with this, the miniaturization of the width of the wiring and the diameter of the contact hole has been remarkably advanced. In the progress of such technological development, Cu and A have been used as wiring materials for semiconductor devices.
Technology using alloy with 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 3-111567, etc.)
Is disclosed. Al-C consisting of Al-Cu alloy film
The u alloy wiring has characteristics that it is superior in flatness and denseness and is resistant to electromigration and stress migration as compared with an Al wiring made of only Al.

【0003】従来このようなAl−Cu合金配線をCV
D法により形成する場合は、Al成分を含む原料ガスと
Cu成分を含む原料ガスとそれぞれ別々に供給し、その
まま混合して、基板上に導入していた(特開平2−17
0419)。
Conventionally, such an Al--Cu alloy wiring is CV
In the case of forming by the method D, the raw material gas containing the Al component and the raw material gas containing the Cu component were separately supplied, mixed as they were, and introduced onto the substrate (Japanese Patent Laid-Open No. 2-17).
0419).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このように従
来の方法で合金膜を基板上に形成する場合、金属ごとに
原料ガスを供給する必要があった。しかも、容器、配管
及び配管等の温度をそれぞれの原料ガスに合せて特定の
範囲で制御する必要があった。このため、原料ガスの供
給が不安定になったり、各原料ガスに応じて堆積条件等
を変化させる必要を生じていた。この結果、原料ガスの
制御が難しくなったり、CVD装置の構成や制御等が複
雑になったりする等の問題があった。
However, when the alloy film is formed on the substrate by the conventional method, it is necessary to supply the source gas for each metal. Moreover, it is necessary to control the temperatures of the container, the pipes, the pipes, etc. within a specific range according to each raw material gas. Therefore, the supply of the raw material gas becomes unstable, and it is necessary to change the deposition conditions and the like according to each raw material gas. As a result, there are problems that it is difficult to control the raw material gas and that the configuration and control of the CVD apparatus are complicated.

【0005】そこで、本発明は、このような問題点を解
決する薄膜形成方法を提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a thin film forming method that solves such problems.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、原料ガスを反応容器内に供給し、所望の領域に化
学気相成長法によってAl−Cu合金を堆積させてAl
−Cu合金膜を形成する薄膜形成方法において、原料ガ
スとしては、Al原子及びCu原子の双方を一化合物中
に含む有機金属化合物を用いることを特徴とする。
In order to solve the above problems, a source gas is supplied into a reaction vessel, and an Al--Cu alloy is deposited on a desired region by chemical vapor deposition to form an Al-Cu alloy.
In the thin film forming method for forming a —Cu alloy film, an organometallic compound containing both Al atoms and Cu atoms in one compound is used as a source gas.

【0007】また、有機金属化合物としては、一般式が
(R1 2 3 Al)(R4 Cu)であることが望まし
い。(式中、R1 、R2 及びR3 はそれぞれアルキル基
又は水素を表すものであり、また、R4 は、アセチルア
セトナト(acac)、トリフルオロアセチルアセトナ
ト(tfac)、ヘキサフルオロアセチルアセトナト
(hfac)、シクロペンタジエニル基(Cp)、シク
ロオクタジエン基(COD)、第三ブトキシ基(t−C
4 9 O)のうちいずれか一つを示すものである。
The organometallic compound preferably has a general formula of (R 1 R 2 R 3 Al) (R 4 Cu). (In the formula, R 1 , R 2 and R 3 each represent an alkyl group or hydrogen, and R 4 represents acetylacetonato (acac), trifluoroacetylacetonato (tfac), hexafluoroacetylaceto). Nato (hfac), cyclopentadienyl group (Cp), cyclooctadiene group (COD), tertiary butoxy group (t-C)
4 H 9 O).

【0008】なお、これらの有機金属化合物としては、
シクロペンタジエニル銅トリメチルアルミニウム(Cp
CuTMA)、シクロペンタジエニル銅ジメチルアルミ
ニウムハイドライド(CpCuDMAH)、シクロペン
タジエニル銅アラン(CpCuAlH3 )、ヘキサフル
オロアセチルアセトナト銅トリメチルアルミニウム
((hfac)CuTMA)、ヘキサフルオロアセチル
アセトナト銅ジメチルアルミニウムハイドライド((h
fac)CuDMAH)、ヘキサフルオロアセチルアセ
トナト銅アラン((hfac)CuAlH3 )、アセチ
ルアセトナト銅トリメチルアルミニウム((acac)
CuTMA)、アセチルアセトナト銅ジメチルアルミニ
ウムハイドライド((acac)CuDMAH)、トリ
フルオロアセチルアセトナト銅トリメチルアルミニウム
((tfac)CuTMA)、トリフルオロアセチルア
セトナト銅アラン((tfac)CuAlH3 )、第三
ブトキシ銅トリメチルアルミニウム((t−C4
9 O)CuTMA)又は第三ブトキシ銅アラン((t−
4 9 O)CuAlH3 )等がある。
As these organometallic compounds,
Cyclopentadienyl copper trimethyl aluminum (Cp
CuTMA), cyclopentadienyl copper dimethyl aluminum hydride (CpCuDMAH), cyclopentadienyl copper alane (CpCuAlH 3 ), hexafluoroacetylacetonato copper trimethyl aluminum ((hfac) CuTMA), hexafluoroacetylacetonato copper dimethyl aluminum hydride ((H
fac) CuDMAH), hexafluoroacetylacetonato copper alane ((hfac) CuAlH 3 ), acetylacetonato copper trimethylaluminum ((acac)
CuTMA), acetylacetonato copper dimethyl aluminum hydride ((acac) CuDMAH), trifluoroacetylacetonato copper trimethylaluminum ((tfac) CuTMA), trifluoroacetylacetonato copper alane ((tfac) CuAlH 3 ), tertiary butoxy. Copper trimethyl aluminum ((t-C 4 H
9 O) CuTMA) or tertiary butoxy copper alane ((t-
Is C 4 H 9 O) CuAlH 3 ) or the like.

【0009】上記問題点を解決するために、原料ガスを
供給して化学気相成長法によりAl−Cu合金膜を形成
する薄膜形成方法において、原料ガスとして、Al原子
及びCu原子の双方を一化合物中に含む有機金属化合物
のガスを供給し、化学気相成長法によって、所望の領域
にAl−Cu合金を堆積させてAl−Cu合金膜を形成
する合金膜形成工程と、合金膜形成工程の後に又はその
前に、有機Al化合物のガスを供給し、化学気相成長法
によって、所望の領域にAlを堆積させて純Al膜を形
成する純Al膜形成工程とを有することを特徴とする。
In order to solve the above problems, in a thin film forming method of supplying a source gas to form an Al-Cu alloy film by a chemical vapor deposition method, both the Al atom and the Cu atom are used as the source gas. An alloy film forming step of supplying a gas of an organometallic compound contained in the compound and depositing an Al-Cu alloy in a desired region to form an Al-Cu alloy film by a chemical vapor deposition method, and an alloy film forming step After or before, a gas of an organic Al compound is supplied, and a pure Al film forming step of forming a pure Al film by depositing Al in a desired region by a chemical vapor deposition method is performed. To do.

【0010】[0010]

【作用】上記の方法によれば、Al−Cu合金膜を形成
する際には、複数の原料ガスを用いるのではなく、一化
合物中にAl成分とCu成分を含んだ有機金属化合物の
ガスによって行うので、原料ガスの制御性が向上し、原
料ガスを安定した状態で供給できる。また、原料ガスと
してはAl成分とCu成分とを含んだ単一のガスを供給
するので、原料ガスを供給するノズルを減らすことがで
きる等、CVD装置の構成も単純化することができるよ
うになる。
According to the above method, when forming an Al-Cu alloy film, a plurality of source gases are not used, but a gas of an organometallic compound containing an Al component and a Cu component in one compound is used. Since this is performed, the controllability of the raw material gas is improved and the raw material gas can be supplied in a stable state. Further, since a single gas containing an Al component and a Cu component is supplied as the source gas, the number of nozzles supplying the source gas can be reduced, and the structure of the CVD apparatus can be simplified. Become.

【0011】[0011]

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明のいくつか
の実施例について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Some embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0012】図1及び図2に基づいて本発明の第1実施
例に係る半導体装置の製造方法について説明する。ま
ず、図1(a)に示すように、Si基板10の表面に下
地絶縁膜20を形成し、この下地絶縁膜20にスパッタ
法によって、この下地絶縁膜20上にスパッタ法でAl
合金を300ないし800nmの膜厚に堆積させ、Al
合金膜31を形成する。次に、Al合金膜31を所定の
配線パターンに加工して下層金属配線30を形成する。
配線パターンの形成は、露光装置を用いてレジストパタ
ーンを形成した後、塩素系のガスを用いたRIE(リア
クティブ・イオン・エッチング)によってなされる。次
に、図1(b)に示すように、下層金属配線30の形成
された下地絶縁膜20上に層間絶縁膜40を形成する。
この層間絶縁膜40は、プラズマCVD法によってSi
2 を堆積させてSiO2 膜を形成し、SOG(Spi
n on Glass)を塗布してSOG膜を形成し、
必要な温度で加熱処理を行うことによって形成される。
その後、再びプラズマCVD法によってSiO2 を堆積
させてSiO2 膜を形成する。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 1A, a base insulating film 20 is formed on the surface of a Si substrate 10, and the base insulating film 20 is sputtered. The base insulating film 20 is sputtered with Al.
Deposit alloy to a thickness of 300 to 800 nm
The alloy film 31 is formed. Next, the Al alloy film 31 is processed into a predetermined wiring pattern to form the lower layer metal wiring 30.
The wiring pattern is formed by RIE (reactive ion etching) using a chlorine-based gas after forming a resist pattern using an exposure device. Next, as shown in FIG. 1B, an interlayer insulating film 40 is formed on the base insulating film 20 on which the lower metal wiring 30 is formed.
The interlayer insulating film 40 is formed of Si by plasma CVD.
O 2 is deposited to form a SiO 2 film, and SOG (Spi
non glass) to form an SOG film,
It is formed by performing heat treatment at a required temperature.
After that, SiO 2 is deposited again by the plasma CVD method to form a SiO 2 film.

【0013】次に、層間絶縁膜40の上にフォトマスク
をセットし、露光装置を用いてレジストパターンを形成
した後、フッ素系のガスを用いたRIEによって図1
(c)に示すように、層間絶縁膜40にヴィア孔50を
形成する。次に、塩素系ガスを用いたプラズマエッチン
グによりヴィア孔50底部に露出した下層金属配線30
(Al合金膜)の清浄化処理を行う。この処理を行うの
は、ヴィア孔50底部に露出した下層金属配線30の表
面には、RIEを行った際及びRIEの後に大気に曝し
た際に堆積物やアルミナ膜等が付着し、これらの堆積物
やアルミナ膜はCVD法におけるAl堆積を阻害するた
め除去する必要があるからである。
Next, a photomask is set on the interlayer insulating film 40, a resist pattern is formed using an exposure device, and then RIE is performed using a fluorine-based gas as shown in FIG.
As shown in (c), a via hole 50 is formed in the interlayer insulating film 40. Next, the lower metal wiring 30 exposed at the bottom of the via hole 50 by plasma etching using a chlorine-based gas.
(Al alloy film) is cleaned. This process is performed because deposits, an alumina film and the like adhere to the surface of the lower layer metal wiring 30 exposed at the bottom of the via hole 50 during RIE and when exposed to the atmosphere after RIE. This is because the deposit and the alumina film have to be removed because they impede Al deposition in the CVD method.

【0014】次に、Cu−Al合金膜の原料であるCp
CuTMA(C5 5 CuAl(CH3 3 :Cycl
opentadienyl−trimethylalu
minium−copper)のガスと、水素とを原料
とする熱CVD法でヴィア孔50内にのみ底面から選択
的にAl及びCuを堆積させることによって図2(a)
に示すように、Al−Cu合金膜を形成しヴィアプラグ
51を形成する。このときのCVDを行う条件は、バブ
リング圧力500Torr、水素ガス流量100scc
m、バブリング温度80℃で行う。なお、この成膜を行
うCVD反応容器内の全圧は2Torr、温度270℃
である。
Next, Cp which is a raw material of the Cu-Al alloy film is used.
CuTMA (C 5 H 5 CuAl ( CH 3) 3: Cycl
open-only-trimethylalu
2 (a) by selectively depositing Al and Cu from the bottom surface only in the via hole 50 by a thermal CVD method using a hydrogen gas (minium-copper) and hydrogen as raw materials.
As shown in FIG. 5, an Al—Cu alloy film is formed and a via plug 51 is formed. The conditions for performing the CVD at this time are as follows: bubbling pressure 500 Torr, hydrogen gas flow rate 100 scc
m, bubbling temperature 80 ° C. The total pressure in the CVD reaction vessel for forming this film was 2 Torr, and the temperature was 270 ° C.
Is.

【0015】なお、CpCuTMAのように、一化合物
中にCu成分とAl成分とを有する有機化合物として
は、この他に、シクロペンタジエニル銅トリメチルアル
ミニウム(CpCuTMA)、シクロペンタジエニル銅
ジメチルアルミニウムハイドライド(CpCuDMA
H)、シクロペンタジエニル銅アラン(CpCuAlH
3)、ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅トリメチル
アルミニウム((hfac)CuTMA)、ヘキサフル
オロアセチルアセトナト銅ジメチルアルミニウムハイド
ライド((hfac)CuDMAH)、ヘキサフルオロ
アセチルアセトナト銅アラン((hfac)CuAlH
3 )、アセチルアセトナト銅トリメチルアルミニウム
((acac)CuTMA)、アセチルアセトナト銅ジ
メチルアルミニウムハイドライド((acac)CuD
MAH)、トリフルオロアセチルアセトナト銅トリメチ
ルアルミニウム((tfac)CuTMA)、トリフル
オロアセチルアセトナト銅アラン((tfac)CuA
lH3 )、第三ブトキシ銅トリメチルアルミニウム
((t−C4 9 O)CuTMA)又は第三ブトキシ銅
アラン((t−C4 9 O)CuAlH3 )等がある。
As the organic compound having a Cu component and an Al component in one compound, such as CpCuTMA, other than this, cyclopentadienyl copper trimethyl aluminum (CpCuTMA), cyclopentadienyl copper dimethyl aluminum hydride (CpCuDMA
H), cyclopentadienyl copper alane (CpCuAlH
3 ), hexafluoroacetylacetonato copper trimethylaluminum ((hfac) CuTMA), hexafluoroacetylacetonato copper dimethyl aluminum hydride ((hfac) CuDMAH), hexafluoroacetylacetonato copper alane ((hfac) CuAlH)
3 ), acetylacetonato copper trimethyl aluminum ((acac) CuTMA), acetylacetonato copper dimethyl aluminum hydride ((acac) CuD
MAH), trifluoroacetylacetonato copper trimethyl aluminum ((tfac) CuTMA), trifluoroacetylacetonato copper alane ((tfac) CuA
lH 3), third-butoxy copper trimethylaluminum ((t-C 4 H 9 O) CuTMA) or tertiary butoxy copper Alan ((t-C 4 H 9 O) CuAlH 3) , and the like.

【0016】このようにAl成分とCu成分を含んだ単
一の原料ガスを供給することによってCVD反応を行う
と、複数の原料ガスを用いるのではないので、原料ガス
の制御性が向上し、原料ガスを安定した状態で供給でき
る。また、CpCuTMAは一化合物中にAl成分とC
u成分とを含んでいるので、単一のノズルで原料ガスを
供給できることから、原料ガスを供給するノズルを減ら
すことができることに伴い、従来のCVD装置に比べ
て、CVD装置の構成も単純化することができるように
なる。
When the CVD reaction is performed by supplying a single source gas containing an Al component and a Cu component in this way, a plurality of source gases are not used, so that the controllability of the source gas is improved. The raw material gas can be supplied in a stable state. In addition, CpCuTMA contains Al component and C in one compound.
Since the raw material gas can be supplied with a single nozzle because it contains the u component, the number of nozzles for supplying the raw material gas can be reduced, and the structure of the CVD apparatus is simplified as compared with the conventional CVD apparatus. You will be able to.

【0017】次ぎにスパッタ法でAlを400ないし1
000nmの膜厚に堆積させAl合金膜を形成し、上述
した下層金属配線30を形成するときと同様の方法を用
いて、図2(b)に示すように、上層金属配線60を形
成し、多層配線構造の半導体装置を製造する。
Next, 400 to 1 of Al is formed by the sputtering method.
An Al alloy film is deposited to a thickness of 000 nm to form an upper metal wiring 60 as shown in FIG. 2B, using the same method as that used to form the lower metal wiring 30 described above. A semiconductor device having a multilayer wiring structure is manufactured.

【0018】本発明のヴィア構造を使用した半導体装置
を完成するまでには、ヴィアプラグ51形成後に表面保
護膜の形成や、プロセスダメージを除去するための熱処
理等が行われる。
By the time the semiconductor device using the via structure of the present invention is completed, a surface protective film is formed after the via plug 51 is formed, and heat treatment for removing process damage is performed.

【0019】さらに、Si基板10内および表面には拡
散層、ゲート電極等の半導体装置として必要な構造が形
成されている。下地絶縁膜20の必要な位置にはコンタ
クト孔が存在し、下層金属配線30と、拡散層もしくは
ゲート電極あるいはその他の構造とを接続するコンタク
ト構造が形成されている。金属配線等と絶縁膜との間に
は、必要に応じてW等を用いた反射防止膜やTiN等を
用いたバリアメタルが形成されている。また、上層金属
配線60上にさらに新たな層間絶縁膜40および金属配
線をそれぞれ1層もしくはそれ以上積層することもでき
る。なお、本実施例においてはヴィアプラグを形成する
場合について説明したが、本発明に係る薄膜形成方法を
金属配線を形成する膜、さらにこれに限らず別のようと
に用いるCVD法により形成される膜を形成する際にも
利用できることはいうまでもない。
Further, structures necessary for a semiconductor device such as a diffusion layer and a gate electrode are formed in and on the surface of the Si substrate 10. A contact hole exists at a required position of the base insulating film 20, and a contact structure for connecting the lower metal wiring 30 and the diffusion layer or the gate electrode or other structure is formed. If necessary, an antireflection film using W or the like and a barrier metal using TiN or the like are formed between the metal wiring and the insulating film. Further, one or more new interlayer insulating film 40 and metal wiring can be laminated on the upper metal wiring 60. Although the case where the via plug is formed has been described in the present embodiment, the thin film forming method according to the present invention is formed not only by a film for forming a metal wiring but also by a CVD method which is used in another way. It goes without saying that it can also be used when forming a film.

【0020】以上、本発明に係る方法によれば、原料ガ
スを供給するノズルを減らすことができる等、CVD装
置の構成も単純化することができるようになる。そこ
で、以下に、本発明に用いるCVD装置について説明す
る。
As described above, according to the method of the present invention, the number of nozzles for supplying the raw material gas can be reduced and the structure of the CVD apparatus can be simplified. Therefore, the CVD apparatus used in the present invention will be described below.

【0021】図3に、本実施例に使用するCVD装置の
構成を示す。図において、CVD装置の反応容器310
内には、基板312が保持された基板保持体311が設
けられており、また反応容器310の上面にはこの基板
312に相対してノズル314が設置されている。この
ノズル314を介して後述する各原料ガスなどが供給さ
れる。また、基板保持体311内にはヒータ313が設
けられている。このヒータ313は交流電源315から
交流電圧が印加されて発熱し、基板312を一定の温度
に加熱する。なお、ガス排気手段316は反応容器内の
ガスを排気する。
FIG. 3 shows the structure of the CVD apparatus used in this embodiment. In the figure, a reaction vessel 310 of a CVD apparatus
A substrate holder 311 holding a substrate 312 is provided therein, and a nozzle 314 is provided on the upper surface of the reaction container 310 so as to face the substrate 312. Each raw material gas described later is supplied through the nozzle 314. A heater 313 is provided inside the substrate holder 311. An AC voltage is applied from the AC power supply 315 to the heater 313 to generate heat and heat the substrate 312 to a constant temperature. The gas exhaust unit 316 exhausts the gas in the reaction container.

【0022】バブラー容器320は、温度コントロール
されたオイルバス(図示せず)内に配設されており、内
部にCpCuTMAが収容されている。このバブラー3
20にキャリアガスが供給され、発生した原料ガスは、
圧力調節弁322を経て、ノズル314から反応容器3
10内に供給される。
The bubbler container 320 is arranged in an oil bath (not shown) whose temperature is controlled, and contains CpCuTMA therein. This bubbler 3
The carrier gas is supplied to 20, and the generated source gas is
From the nozzle 314 to the reaction vessel 3 via the pressure control valve 322.
Supplied within 10.

【0023】この装置で原料ガスを供給する場合、バブ
ラー容器320内の圧力を大気圧以下の値に一定にコン
トロールする。このときの圧力は、原料の粘度、蒸気圧
等の物性により適当な値を選択する。オイルバスの温度
は、原料の熱安定性、蒸気圧を考慮して決定する。
When the raw material gas is supplied by this apparatus, the pressure inside the bubbler container 320 is controlled to a value equal to or lower than atmospheric pressure. The pressure at this time is selected as an appropriate value depending on the physical properties such as the viscosity of the raw material and the vapor pressure. The temperature of the oil bath is determined in consideration of the thermal stability of the raw material and the vapor pressure.

【0024】次に、図4に基づいて本発明の第2実施例
として、純Al膜上にAl−Cu合金膜を堆積させてヴ
ィアプラグを形成する場合について説明する。なお、ヴ
ィアプラグ形成工程以外の工程については上記の第1実
施例と同様である。
Next, as a second embodiment of the present invention, a case of forming an via plug by depositing an Al--Cu alloy film on a pure Al film will be described with reference to FIG. The steps other than the via plug forming step are the same as those in the first embodiment.

【0025】次に、Al原料であるDMAH(AlH
(CH3 2 :Dimethylalminium h
ydride)のガスと、水素とを原料とする熱CVD
法でヴィア孔150内にのみ底面から選択的にAlを堆
積させることによって、図4(a)に示すように、ヴィ
ア孔150内にAl膜151を形成する。このときのC
VDを行う条件は、バブリング圧力500Torr、水
素ガス流量100sccm、バブリング温度50℃で行
う。なお、この成膜を行うCVD反応容器内の全圧は2
Torr、基板温度250℃である。
Next, DMAH (AlH
(CH 3 ) 2 : Dimethylalminium h
thermal CVD using hydride gas and hydrogen as raw materials
By selectively depositing Al from the bottom surface only in the via hole 150 by the method, an Al film 151 is formed in the via hole 150 as shown in FIG. C at this time
The VD is performed under a bubbling pressure of 500 Torr, a hydrogen gas flow rate of 100 sccm, and a bubbling temperature of 50 ° C. The total pressure in the CVD reaction vessel for performing this film formation is 2
Torr, the substrate temperature is 250 ° C.

【0026】次に、Cu−Al合金膜の原料であるCp
CuTMAのガスと、水素とを原料とする熱CVD法で
Al膜151上に選択的にAl及びCuを堆積させるこ
とによって図4(b)に示すように、Al−Cu合金膜
152を形成する。このときのCVDを行う条件は、バ
ブリング圧力500Torr、水素ガス流量100sc
cm、バブリング温度80℃で行う。なお、この成膜を
行うCVD反応容器内の全圧は2Torr、温度270
℃である。
Next, Cp which is a raw material of the Cu--Al alloy film is used.
As shown in FIG. 4B, an Al—Cu alloy film 152 is formed by selectively depositing Al and Cu on the Al film 151 by a thermal CVD method using CuTMA gas and hydrogen as raw materials. . The conditions for performing the CVD at this time are as follows: bubbling pressure 500 Torr, hydrogen gas flow rate 100 sc
cm, bubbling temperature 80 ° C. The total pressure in the CVD reaction vessel for performing this film formation was 2 Torr and the temperature was 270.
℃.

【0027】次ぎにスパッタ法でAlを400ないし1
000nmの膜厚に堆積させAl合金膜を形成し、上述
した第1実施例の場合と同様の方法を用いて、図4
(c)に示すように、上層金属配線160を形成する。
Next, 400 to 1 of Al is formed by the sputtering method.
The Al alloy film is deposited to a film thickness of 000 nm, and the same method as in the case of the first embodiment described above is used.
As shown in (c), the upper layer metal wiring 160 is formed.

【0028】次に、上層金属配線160を形成した後、
アニール処理を行いヴィアプラグ153を構成するAl
膜151にAl−Cu合金膜152中のCu原子を拡散
させて合金化処理して、図4(d)に示すような、ヴィ
アプラグ153全体をAl−Cu合金化し、多層配線構
造の半導体装置を製造する。作用及び効果については、
この第2実施例による場合と、上記の第1実施例による
場合とで異なるところはない。即ち、このようにAl成
分とCu成分を含んだ単一の原料ガスを供給することに
よってCVD反応を行うと、複数の原料ガスを用いるの
ではないので、原料ガスの制御性が向上し、原料ガスを
安定した状態で供給できる。
Next, after forming the upper metal wiring 160,
Al that constitutes the via plug 153 after annealing treatment
Cu atoms in the Al-Cu alloy film 152 are diffused into the film 151 to be alloyed, and the entire via plug 153 is Al-Cu alloyed as shown in FIG. 4D to form a semiconductor device having a multilayer wiring structure. To manufacture. For action and effect,
There is no difference between the case of the second embodiment and the case of the first embodiment. That is, when a CVD reaction is performed by supplying a single source gas containing an Al component and a Cu component in this way, a plurality of source gases are not used, so that the controllability of the source gas is improved, Gas can be supplied in a stable state.

【0029】また、Si基板110内および表面には拡
散層、ゲート電極等の半導体装置として必要な構造が形
成されていこと等の半導体装置として必要な構成に関し
ては上記実施例で示したものと同様に備えられている。
The structure necessary for the semiconductor device, such as the structure necessary for the semiconductor device such as the diffusion layer and the gate electrode formed in and on the Si substrate 110, is the same as that shown in the above embodiment. Is equipped with.

【0030】また、上層金属配線160上にさらに新た
な層間絶縁膜および金属配線をそれぞれ1層もしくはそ
れ以上積層することもできることも同様である。なお、
この実施例においてもヴィアプラグを形成する場合につ
いて説明したが、本発明に係る薄膜形成方法を金属配線
を形成する膜、さらにこれに限らず別の用途に用いるC
VD法により形成される膜を形成する際にも利用できる
ことはいうまでもない。
Similarly, it is also possible to further stack a new interlayer insulating film and a new metal wiring on the upper metal wiring 160, respectively. In addition,
Although the case where the via plug is formed has been described in this embodiment as well, the thin film forming method according to the present invention is used for a film for forming a metal wiring, and is not limited to this and is used for another purpose.
It goes without saying that it can also be used when forming a film formed by the VD method.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、Al−Cu合金膜を形成する際には、複数の原
料ガスを用いるのではなく、一化合物中にAl成分とC
u成分を含んだ有機金属化合物のガスによって行うの
で、原料ガスの制御性が向上し、原料ガスを安定した状
態で供給できる。また、原料ガスとしてはAl成分とC
u成分とを含んだ単一のガスを供給するので、原料ガス
を供給するノズルを減らすことができる等、CVD装置
の構成も単純化することができるようになる。この結
果、従来に比べAl−Cu合金膜を極めて容易に形成す
ることができる。
As described above in detail, according to the present invention, when forming an Al--Cu alloy film, a plurality of source gases are not used, but Al component and C are contained in one compound.
Since the gas of the organometallic compound containing the u component is used, the controllability of the raw material gas is improved and the raw material gas can be supplied in a stable state. Further, as the raw material gas, Al component and C
Since the single gas containing the u component is supplied, the number of nozzles for supplying the raw material gas can be reduced, and the structure of the CVD apparatus can be simplified. As a result, the Al—Cu alloy film can be formed extremely easily as compared with the conventional case.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例に係る半導体装置の各製造
工程を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing each manufacturing process of a semiconductor device according to a first embodiment of the invention.

【図2】本発明の第1実施例に係る半導体装置の各製造
工程を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing each manufacturing process of the semiconductor device according to the first example of the invention.

【図3】本発明の第1実施例に係る半導体装置の製造に
用いるCVD装置の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a CVD apparatus used for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2実施例に係る半導体装置の各製造
工程を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing each manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment of the invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、110…Si基板、20、120…下地絶縁膜、
30、130…下層金属配線、40、140…層間絶縁
膜、50、150…ヴィア孔、151…Al膜、51、
152…Al−Cu合金膜、51、153…ヴィアプラ
グ、60、160…上層金属配線
10, 110 ... Si substrate, 20, 120 ... Base insulating film,
30, 130 ... Lower layer metal wiring, 40, 140 ... Interlayer insulating film, 50, 150 ... Via hole, 151 ... Al film, 51,
152 ... Al-Cu alloy film, 51, 153 ... Via plug, 60, 160 ... Upper layer metal wiring

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 英一 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 山本 浩 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 太田 与洋 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Eiichi Kondo 1 Kawasaki-cho, Chuo-ku, Chiba-shi, Chiba Kawasaki Steel Corporation Technical Research Division (72) Inventor Hiroshi Yamamoto 1 Kawasaki-cho, Chuo-ku, Chiba-shi Address Kawasaki Steel Co., Ltd. Technical Research Division (72) Inventor Yoyo Ota 1 Kawasaki-cho, Chuo-ku, Chiba-shi, Chiba Kawasaki Steel Co., Ltd. Technical Research Division

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 原料ガスを反応容器内に供給し、所望の
領域に化学気相成長法によってAl−Cu合金を堆積さ
せてAl−Cu合金膜を形成する薄膜形成方法におい
て、 前記原料ガスとしては、Al原子及びCu原子の双方を
一化合物中に含む有機金属化合物を用いることを特徴と
する薄膜形成方法。
1. A thin film forming method for forming a Al—Cu alloy film by supplying a source gas into a reaction vessel and depositing an Al—Cu alloy in a desired region by chemical vapor deposition, wherein the source gas is Is a method for forming a thin film, which uses an organometallic compound containing both Al atoms and Cu atoms in one compound.
【請求項2】 前記有機金属化合物は、 一般式 (R1 2 3 Al)(R4 Cu) (式中、R1 、R2 及びR3 はそれぞれアルキル基又は
水素を表すものであり、また、R4 は、アセチルアセト
ナト(acac)、トリフルオロアセチルアセトナト
(tfac)、ヘキサフルオロアセチルアセトナト(h
fac)、シクロペンタジエニル基(Cp)、シクロオ
クタジエン基(COD)、第三ブトキシ基(t−C4
9 O)のうちいずれか一つを示すものである。)を特徴
とする請求項1に記載の薄膜形成方法
2. The organometallic compound has the general formula (R 1 R 2 R 3 Al) (R 4 Cu) (wherein R 1 , R 2 and R 3 each represent an alkyl group or hydrogen). , R 4 is acetylacetonato (acac), trifluoroacetylacetonato (tfac), hexafluoroacetylacetonate (h
fac), cyclopentadienyl group (Cp), cyclooctadiene group (COD), tertiary butoxy group (t-C 4 H)
9 O). ) The method for forming a thin film according to claim 1.
【請求項3】 原料ガスを供給して化学気相成長法によ
りAl−Cu合金膜を形成する薄膜形成方法において、 前記原料ガスとして、Al原子及びCu原子の双方を一
化合物中に含む有機金属化合物のガスを供給し、化学気
相成長法によって、所望の領域にAl−Cu合金を堆積
させてAl−Cu合金膜を形成する合金膜形成工程と、 前記合金膜形成工程の後に又はその前に、有機Al化合
物のガスを供給し、化学気相成長法によって、所望の領
域にAlを堆積させて純Al膜を形成する純Al膜形成
工程とを有することを特徴とする薄膜形成方法。
3. A thin film forming method for forming an Al—Cu alloy film by a chemical vapor deposition method by supplying a raw material gas, wherein an organic metal containing both Al atom and Cu atom in one compound as the raw material gas. An alloy film forming step of forming a Al-Cu alloy film by depositing an Al-Cu alloy in a desired region by a chemical vapor deposition method by supplying a compound gas, and after or before the alloy film forming step. And a pure Al film forming step of depositing Al in a desired region to form a pure Al film by a chemical vapor deposition method.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004507551A (en) * 2000-08-28 2004-03-11 アドバンスト テクノロジー マテリアルズ,インコーポレイテッド Source material composition and method for forming metal film on substrate by chemical vapor deposition
US8299286B2 (en) 1990-07-06 2012-10-30 Advanced Technology Materials, Inc. Source reagent compositions and method for forming metal films on a substrate by chemical vapor deposition

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JP2004507551A (en) * 2000-08-28 2004-03-11 アドバンスト テクノロジー マテリアルズ,インコーポレイテッド Source material composition and method for forming metal film on substrate by chemical vapor deposition

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