JP3149887B2 - スパッタ成膜方法及びスパッタ成膜装置 - Google Patents
スパッタ成膜方法及びスパッタ成膜装置Info
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- JP3149887B2 JP3149887B2 JP32136991A JP32136991A JP3149887B2 JP 3149887 B2 JP3149887 B2 JP 3149887B2 JP 32136991 A JP32136991 A JP 32136991A JP 32136991 A JP32136991 A JP 32136991A JP 3149887 B2 JP3149887 B2 JP 3149887B2
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- Japan
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- hole
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- aspect ratio
- contact hole
- semiconductor substrate
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コンタクトホールを有
する半導体基板に電極配線等の薄膜を形成するスパッタ
成膜方法及びその方法に使用するスパッタ成膜装置に関
するものである。
する半導体基板に電極配線等の薄膜を形成するスパッタ
成膜方法及びその方法に使用するスパッタ成膜装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路の薄膜形成技術には、主
にスパッタ成膜方法が用いられている。スパッタ成膜方
法は、薄膜を容易に形成することができるという特徴が
あるが、ステップカバレージが悪いという欠点がある。
スパッタ成膜方法のうちバイアス・スパッタ法や高温ス
パッタ法は、この欠点を改善し、特に高アスペクト比
（＝深さ／幅）を有するコンタクトホール底部に平坦な
薄膜を形成するのに有効な方法である。
にスパッタ成膜方法が用いられている。スパッタ成膜方
法は、薄膜を容易に形成することができるという特徴が
あるが、ステップカバレージが悪いという欠点がある。
スパッタ成膜方法のうちバイアス・スパッタ法や高温ス
パッタ法は、この欠点を改善し、特に高アスペクト比
（＝深さ／幅）を有するコンタクトホール底部に平坦な
薄膜を形成するのに有効な方法である。
【０００３】バイアス・スパッタ法は、基板に対して負
のバイアス電圧を加えて正イオンの一部を基板に流れ込
ませることにより、成膜過程でも基板に堆積したスパッ
タ原子をエッチングしつつ、成膜するものである。一
方、高温スパッタ法は、基板温度を高くして基板上での
スパッタ原子が表面拡散や流動するのを促進させるもの
である。尚、一般に、スパッタ原子は付着係数が大きい
ため、バイアス・スパッタ法や高温スパッタ法でステッ
プカバレージの問題を解決するには、大きなバイアス・
エネルギーや熱エネルギーが必要である。
のバイアス電圧を加えて正イオンの一部を基板に流れ込
ませることにより、成膜過程でも基板に堆積したスパッ
タ原子をエッチングしつつ、成膜するものである。一
方、高温スパッタ法は、基板温度を高くして基板上での
スパッタ原子が表面拡散や流動するのを促進させるもの
である。尚、一般に、スパッタ原子は付着係数が大きい
ため、バイアス・スパッタ法や高温スパッタ法でステッ
プカバレージの問題を解決するには、大きなバイアス・
エネルギーや熱エネルギーが必要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、たとえ
バイアス・スパッタ法及び高温スパッタ法を用いたとし
ても、コンタクトホール底部に平坦な薄膜を形成するこ
とが可能なコンタクトホールのアスペクト比は、せいぜ
い２程度である。また、コンタクトホールのアスペクト
比が大きくなるにつれ、バイアス・スパッタ法や高温ス
パッタ法で与えるバイアス・エネルギーや熱エネルギー
は膜質に、たとえば比抵抗の増加や下地膜との反応とい
った悪影響を及ぼし、半導体装置の信頼性を低下させる
という問題があった。
バイアス・スパッタ法及び高温スパッタ法を用いたとし
ても、コンタクトホール底部に平坦な薄膜を形成するこ
とが可能なコンタクトホールのアスペクト比は、せいぜ
い２程度である。また、コンタクトホールのアスペクト
比が大きくなるにつれ、バイアス・スパッタ法や高温ス
パッタ法で与えるバイアス・エネルギーや熱エネルギー
は膜質に、たとえば比抵抗の増加や下地膜との反応とい
った悪影響を及ぼし、半導体装置の信頼性を低下させる
という問題があった。
【０００５】本発明は上記事情に基づいてなされたもの
であり、高いアスペクト比を有するコンタクトホールで
もその底部に平坦な薄膜を形成することができ、しか
も、成膜後の膜質の信頼性を低下させることのないスパ
ッタ成膜方法及びスパッタ成膜装置を提供することを目
的とするものである。
であり、高いアスペクト比を有するコンタクトホールで
もその底部に平坦な薄膜を形成することができ、しか
も、成膜後の膜質の信頼性を低下させることのないスパ
ッタ成膜方法及びスパッタ成膜装置を提供することを目
的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明に係るスパッタ成膜装置は、ターゲットにイ
オンを衝突させて、前記ターゲットから飛びだした粒子
を、コンタクトホールを有する半導体基板上に堆積せし
めて薄膜を形成するスパッタ成膜装置において、多数の
貫通穴が穿設された粒子選択手段を前記半導体基板と前
記ターゲットとの間に配置し、且つ前記貫通穴のアスペ
クト比が前記コンタクトホールのアスペクト比より大き
くなるように前記貫通穴を形成し、更に前記粒子選択手
段の前記貫通穴の径を調整する機構を有することを特徴
とするものである。
めの本発明に係るスパッタ成膜装置は、ターゲットにイ
オンを衝突させて、前記ターゲットから飛びだした粒子
を、コンタクトホールを有する半導体基板上に堆積せし
めて薄膜を形成するスパッタ成膜装置において、多数の
貫通穴が穿設された粒子選択手段を前記半導体基板と前
記ターゲットとの間に配置し、且つ前記貫通穴のアスペ
クト比が前記コンタクトホールのアスペクト比より大き
くなるように前記貫通穴を形成し、更に前記粒子選択手
段の前記貫通穴の径を調整する機構を有することを特徴
とするものである。
【０００７】
【０００８】
【作用】本発明に係るスパッタ成膜方法は上記の構成に
よって、ターゲットから飛び出した粒子（以下、スパッ
タ原子とも称する。）のうち所定の方向性を有するもの
だけを選択した後、この選択されたスパッタ原子を半導
体基板上に堆積させることにより、たとえ２以上のアス
ペクト比を有するコンタクトホールの底部であっても平
坦な薄膜を形成することができる。しかも、バイアス・
スパッタ法や高温スパッタ法のようにスパッタ原子が半
導体基板に付着した後に、バイアス・エネルギーや熱エ
ネルギーを与える必要がないので、形成された薄膜に比
抵抗の低下等の悪影響を及ぼすことはない。
よって、ターゲットから飛び出した粒子（以下、スパッ
タ原子とも称する。）のうち所定の方向性を有するもの
だけを選択した後、この選択されたスパッタ原子を半導
体基板上に堆積させることにより、たとえ２以上のアス
ペクト比を有するコンタクトホールの底部であっても平
坦な薄膜を形成することができる。しかも、バイアス・
スパッタ法や高温スパッタ法のようにスパッタ原子が半
導体基板に付着した後に、バイアス・エネルギーや熱エ
ネルギーを与える必要がないので、形成された薄膜に比
抵抗の低下等の悪影響を及ぼすことはない。
【０００９】本発明に係るスパッタ成膜装置は上記の構
成によって、複数の貫通穴が穿設された粒子選択手段を
半導体基板とターゲットとの間に配置したことにより、
スパッタ原子のうち粒子選択手段で所定の方向性を有す
るものだけが選択される。しかも貫通穴のアスペクト比
をコンタクトホールのアスペクト比より大きくしている
ため、粒子選択手段を通過したスパッタ原子は、コンタ
クトホールの底面に対して略垂直な角度で半導体基板に
到達するようになる。
成によって、複数の貫通穴が穿設された粒子選択手段を
半導体基板とターゲットとの間に配置したことにより、
スパッタ原子のうち粒子選択手段で所定の方向性を有す
るものだけが選択される。しかも貫通穴のアスペクト比
をコンタクトホールのアスペクト比より大きくしている
ため、粒子選択手段を通過したスパッタ原子は、コンタ
クトホールの底面に対して略垂直な角度で半導体基板に
到達するようになる。
【００１０】
【実施例】以下に、本発明の一実施例について図１乃至
図７を参照して説明する。図１は本発明の一実施例であ
るスパッタ成膜装置の概略構成図、図２はウエハ上にコ
ンタクトホールを形成した基板の概略断面図、図３
（ａ）は本発明の一実施例であるスパッタ成膜装置に使
用されるスリットシャッター（粒子選択手段）の概略正
面図、図３（ｂ）はそのスリットシャッターの一部を切
り欠いた概略側面図、図４はそのスリットシャッターの
概略部分拡大図、図５は本実施例装置で薄膜を形成した
基板の概略断面図である。
図７を参照して説明する。図１は本発明の一実施例であ
るスパッタ成膜装置の概略構成図、図２はウエハ上にコ
ンタクトホールを形成した基板の概略断面図、図３
（ａ）は本発明の一実施例であるスパッタ成膜装置に使
用されるスリットシャッター（粒子選択手段）の概略正
面図、図３（ｂ）はそのスリットシャッターの一部を切
り欠いた概略側面図、図４はそのスリットシャッターの
概略部分拡大図、図５は本実施例装置で薄膜を形成した
基板の概略断面図である。
【００１１】図１に示すスパッタ成膜装置は、図示しな
いチャンバー（真空槽）と、薄膜を形成する基板１０を
保持する基板ホルダー１４と、薄膜材料で形成したター
ゲット１６と、ターゲット１６を保持するターゲットホ
ルダー１８と、スリットシャッター２２と、高周波電源
２４とを備えるものである。
いチャンバー（真空槽）と、薄膜を形成する基板１０を
保持する基板ホルダー１４と、薄膜材料で形成したター
ゲット１６と、ターゲット１６を保持するターゲットホ
ルダー１８と、スリットシャッター２２と、高周波電源
２４とを備えるものである。
【００１２】基板ホルダー１４とターゲットホルダー１
８は互いに平行に対向して配置され、これらは、高周波
電源２４に接続されて電極としての役割を果たす。ま
た、イオンや原子の衝突により基板１０及びターゲット
１６の温度が急激に上昇するのを抑えるために、基板ホ
ルダー１４及びターゲットホルダー１８には図示しない
冷却装置が設けられている。
８は互いに平行に対向して配置され、これらは、高周波
電源２４に接続されて電極としての役割を果たす。ま
た、イオンや原子の衝突により基板１０及びターゲット
１６の温度が急激に上昇するのを抑えるために、基板ホ
ルダー１４及びターゲットホルダー１８には図示しない
冷却装置が設けられている。
【００１３】本実施例では、基板１０として、図２に示
すように、シリコンウエハ３２上に絶縁膜３４を堆積
し、コンタクトホール３６を形成したものを使用する。
また、コンタクトホール３６の下部にソース・ドレイン
層３８が、絶縁膜３４内にゲート電極４２が形成されて
いる。コンタクトホール３６は、深さｄが約１．５μ
ｍ、幅ｗが約０．５μｍとなるように形成されているの
で、コンタクトホール３６のアスペクト比（＝ｄ／ｗ）
は約３である。
すように、シリコンウエハ３２上に絶縁膜３４を堆積
し、コンタクトホール３６を形成したものを使用する。
また、コンタクトホール３６の下部にソース・ドレイン
層３８が、絶縁膜３４内にゲート電極４２が形成されて
いる。コンタクトホール３６は、深さｄが約１．５μ
ｍ、幅ｗが約０．５μｍとなるように形成されているの
で、コンタクトホール３６のアスペクト比（＝ｄ／ｗ）
は約３である。
【００１４】スリットシャッター２２は、図３に示すよ
うに、直径２ｒ1 が約１８０ｍｍ、高さｈが約１０ｍｍ
の円柱に、多数の貫通穴２２ａを形成したものである。
隣合う貫通穴２２ａの間隔ｓは１ｍｍ以下とするが、加
工可能な範囲でなるべく狭くすることが望ましい。ま
た、貫通穴２２ａのアスペクト比（＝ｈ／２ｒ2 ）をコ
ンタクトホール３６のアスペクト比よりも大きくするた
め、貫通穴２２ａの直径２ｒ2 を２ｍｍ程度に形成して
いる。
うに、直径２ｒ1 が約１８０ｍｍ、高さｈが約１０ｍｍ
の円柱に、多数の貫通穴２２ａを形成したものである。
隣合う貫通穴２２ａの間隔ｓは１ｍｍ以下とするが、加
工可能な範囲でなるべく狭くすることが望ましい。ま
た、貫通穴２２ａのアスペクト比（＝ｈ／２ｒ2 ）をコ
ンタクトホール３６のアスペクト比よりも大きくするた
め、貫通穴２２ａの直径２ｒ2 を２ｍｍ程度に形成して
いる。
【００１５】スリットシャッター２２は、基板１０とタ
ーゲット１６との間に配置され、貫通穴２２ａの中心軸
方向が基板１０及びターゲット１６に垂直となるように
する。また、スリットシャッター２２は電気的にはアー
ス電位とする。
ーゲット１６との間に配置され、貫通穴２２ａの中心軸
方向が基板１０及びターゲット１６に垂直となるように
する。また、スリットシャッター２２は電気的にはアー
ス電位とする。
【００１６】ところで、スリットシャッター２２の直下
には、スパッタ原子が飛ばないブランク領域（図４にお
ける斜線部）が生じる。スリットシャッター２２の底部
からのブランク領域の広がり幅Ｌは、 Ｌ＝０．５×（貫通穴のアスペクト比）×（貫通穴間
隔） で与えられる。本実施例の貫通穴構造では、広がり幅Ｌ
の計算値は２．５ｍｍである。スパッタ原子を基板１０
に一様に付着させるためには、基板１０とスリットシャ
ッター２２との間隔を２．５ｍｍに設定する必要があ
る。しかし、実際には、スパッタ成膜中に貫通穴２２ａ
の側壁等にスパッタ原子が付着し、貫通穴２２ａの実効
的なアスペクト比が大きくなってしまう。このため、基
板１０とスリットシャッター２２との間隔は、上記のＬ
の計算値よりも多少大きくする必要がある。本実施例で
は、貫通穴２２ａの実効的なアスペクト比を６と評価し
て、基板１０とスリットシャッター２２との間隔を３ｍ
ｍにしている。
には、スパッタ原子が飛ばないブランク領域（図４にお
ける斜線部）が生じる。スリットシャッター２２の底部
からのブランク領域の広がり幅Ｌは、 Ｌ＝０．５×（貫通穴のアスペクト比）×（貫通穴間
隔） で与えられる。本実施例の貫通穴構造では、広がり幅Ｌ
の計算値は２．５ｍｍである。スパッタ原子を基板１０
に一様に付着させるためには、基板１０とスリットシャ
ッター２２との間隔を２．５ｍｍに設定する必要があ
る。しかし、実際には、スパッタ成膜中に貫通穴２２ａ
の側壁等にスパッタ原子が付着し、貫通穴２２ａの実効
的なアスペクト比が大きくなってしまう。このため、基
板１０とスリットシャッター２２との間隔は、上記のＬ
の計算値よりも多少大きくする必要がある。本実施例で
は、貫通穴２２ａの実効的なアスペクト比を６と評価し
て、基板１０とスリットシャッター２２との間隔を３ｍ
ｍにしている。
【００１７】次に、本実施例のスパッタ成膜装置を用い
て基板１０に薄膜を形成する動作について説明する。ま
ず、チャンバー内に放電ガス（アルゴンガス）を導入
し、基板ホルダー１４とターゲットホルダー１８の間に
たとえば１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加する。す
ると、基板ホルダー１４とターゲットホルダー１８との
間でグロー放電が発生し、アルゴンガスが解離する。正
イオンのアルゴンイオンがターゲット１６の表面に衝突
し、スパッタ原子を弾き出す。弾き出されたスパッタ原
子は、アルゴンイオンにより十分なエネルギーを得て、
基板１０に向かって飛行する。このとき、スパッタ原子
はすべて一様に基板１０の表面に対して垂直方向に飛行
するのではなく、ある程度、ランダムな方向性を持って
いる。これらのスパッタ原子のうち、スリットシャッタ
ー２２の貫通穴２２ａを通過したものだけが、基板１０
の表面及びコンタクトホール３６内に薄膜として付着す
る。
て基板１０に薄膜を形成する動作について説明する。ま
ず、チャンバー内に放電ガス（アルゴンガス）を導入
し、基板ホルダー１４とターゲットホルダー１８の間に
たとえば１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加する。す
ると、基板ホルダー１４とターゲットホルダー１８との
間でグロー放電が発生し、アルゴンガスが解離する。正
イオンのアルゴンイオンがターゲット１６の表面に衝突
し、スパッタ原子を弾き出す。弾き出されたスパッタ原
子は、アルゴンイオンにより十分なエネルギーを得て、
基板１０に向かって飛行する。このとき、スパッタ原子
はすべて一様に基板１０の表面に対して垂直方向に飛行
するのではなく、ある程度、ランダムな方向性を持って
いる。これらのスパッタ原子のうち、スリットシャッタ
ー２２の貫通穴２２ａを通過したものだけが、基板１０
の表面及びコンタクトホール３６内に薄膜として付着す
る。
【００１８】いま、貫通穴２２ａを通過できるスパッタ
原子の飛行方向と貫通穴２２ａの中心軸方向とのなす最
大の角度θは、 θ＝arctan（２ｒ2 ／ｈ） である。また、コンタクトホール３６の底部に到達でき
るスパッタ原子の入射方向と貫通穴２２ａの中心軸方向
とのなす最大の角度φは、 φ＝arctan（ｗ／ｄ） である。本実施例では、貫通穴２２ａのアスペクト比
（＝ｈ／２ｒ2 ）をコンタクトホール３６のアスペクト
比（＝ｄ／ｗ）よりも大きくしているので、角度θは必
ず角度φより小さくなる。このため、貫通穴２２ａを通
過したスパッタ原子のうち、コンタクトホール３６内に
入射するものは、すべてコンタクトホール３６の底部に
付着するようになるので、図５に示すように基板１０の
表面及びコンタクトホールの底部に平坦な薄膜４４を形
成することができる。
原子の飛行方向と貫通穴２２ａの中心軸方向とのなす最
大の角度θは、 θ＝arctan（２ｒ2 ／ｈ） である。また、コンタクトホール３６の底部に到達でき
るスパッタ原子の入射方向と貫通穴２２ａの中心軸方向
とのなす最大の角度φは、 φ＝arctan（ｗ／ｄ） である。本実施例では、貫通穴２２ａのアスペクト比
（＝ｈ／２ｒ2 ）をコンタクトホール３６のアスペクト
比（＝ｄ／ｗ）よりも大きくしているので、角度θは必
ず角度φより小さくなる。このため、貫通穴２２ａを通
過したスパッタ原子のうち、コンタクトホール３６内に
入射するものは、すべてコンタクトホール３６の底部に
付着するようになるので、図５に示すように基板１０の
表面及びコンタクトホールの底部に平坦な薄膜４４を形
成することができる。
【００１９】このように本実施例では、スパッタ原子が
基板に付着する前に、貫通穴のアスペクト比がコンタク
トホールのアスペクト比より大きくなるように形成され
たスリットシャッターを通過するため、コンタクトホー
ルの底面に対して略垂直な方向性を有するスパッタ原子
だけを取り出すことができる。したがって、たとえ２以
上のアスペクト比を有するコンタクトホールであって
も、コンタクトホールの底部に平坦な薄膜を形成するこ
とができる。
基板に付着する前に、貫通穴のアスペクト比がコンタク
トホールのアスペクト比より大きくなるように形成され
たスリットシャッターを通過するため、コンタクトホー
ルの底面に対して略垂直な方向性を有するスパッタ原子
だけを取り出すことができる。したがって、たとえ２以
上のアスペクト比を有するコンタクトホールであって
も、コンタクトホールの底部に平坦な薄膜を形成するこ
とができる。
【００２０】また、従来の方法では、スパッタ原子が基
板に付着した後に、付着したスパッタ原子をエッチング
するためのバイアス・エネルギーや拡散させるための熱
エネルギーを与える必要があったが、本実施例ではこれ
らのエネルギーを与える必要がないので、形成された薄
膜には比抵抗の低下や下地膜との反応といった問題は生
じない。したがって、半導体装置の信頼性を向上させる
ことができる。
板に付着した後に、付着したスパッタ原子をエッチング
するためのバイアス・エネルギーや拡散させるための熱
エネルギーを与える必要があったが、本実施例ではこれ
らのエネルギーを与える必要がないので、形成された薄
膜には比抵抗の低下や下地膜との反応といった問題は生
じない。したがって、半導体装置の信頼性を向上させる
ことができる。
【００２１】上記のコンタクトホールの底部に均一且つ
平坦な膜を形成する技術は、超ＬＳＩのような高密度半
導体集積回路に用いられるＡｌ，Ａｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｓ
ｉ−Ｃｕ等の金属配線や、半導体領域内のバリアメタル
の形成に用いることにより、良好な特性を有する半導体
装置を作製することができる。一例として、図６に、ソ
ース・ドレイン層３８の上に形成されたコンタクトホー
ル３６にバリアメタル４６とＡｌ配線膜４８が成膜され
た基板の断面を示す。特に、バリアメタルとしては、Ｔ
ｉＮ，ＷＮ，ＴｉＷ，ＭｏＳｉ2 ，ＴｉＳｉ2 等が適材
である。
平坦な膜を形成する技術は、超ＬＳＩのような高密度半
導体集積回路に用いられるＡｌ，Ａｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｓ
ｉ−Ｃｕ等の金属配線や、半導体領域内のバリアメタル
の形成に用いることにより、良好な特性を有する半導体
装置を作製することができる。一例として、図６に、ソ
ース・ドレイン層３８の上に形成されたコンタクトホー
ル３６にバリアメタル４６とＡｌ配線膜４８が成膜され
た基板の断面を示す。特に、バリアメタルとしては、Ｔ
ｉＮ，ＷＮ，ＴｉＷ，ＭｏＳｉ2 ，ＴｉＳｉ2 等が適材
である。
【００２２】尚、スリットシャッター２２のアスペクト
比を小さくするには、開口径変更板を用いる方法が考え
られる。図７に示す開口径変更板２８では、厚さｈ1 を
０．５ｍｍ、開口部２８ａの開口径２ｒ3 を所定の大き
さ（本実施例では、たとえば１ｍｍ）に形成している。
また、隣合う開口部２８ａの間隔は、開口部２８ａの中
心軸とスリットシャッターの貫通穴２２ａの中心軸とが
一致するように設定されている。貫通穴２２ａの開口径
を小さくする必要がある場合に、この開口径変更板２８
をスリットシャッター２２の上部又は下部に、たとえば
ネジ止めにより取り付ける。
比を小さくするには、開口径変更板を用いる方法が考え
られる。図７に示す開口径変更板２８では、厚さｈ1 を
０．５ｍｍ、開口部２８ａの開口径２ｒ3 を所定の大き
さ（本実施例では、たとえば１ｍｍ）に形成している。
また、隣合う開口部２８ａの間隔は、開口部２８ａの中
心軸とスリットシャッターの貫通穴２２ａの中心軸とが
一致するように設定されている。貫通穴２２ａの開口径
を小さくする必要がある場合に、この開口径変更板２８
をスリットシャッター２２の上部又は下部に、たとえば
ネジ止めにより取り付ける。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
パッタ原子のうち所定の方向性を有するものだけを選択
した後、この選択されたスパッタ原子を半導体基板上に
付着させるので、２以上のアスペクト比を有するコンタ
クトホールの底部であっても平坦な薄膜を形成すること
ができ、しかもスパッタ原子が半導体基板に付着した後
は、バイアス・エネルギーや熱エネルギーを与える必要
がないので、形成された薄膜に比抵抗の低下等の悪影響
を及ぼさず、半導体装置の信頼性を向上させることがで
きるスパッタ成膜方法及びスパッタ成膜装置を提供する
ことができる。
パッタ原子のうち所定の方向性を有するものだけを選択
した後、この選択されたスパッタ原子を半導体基板上に
付着させるので、２以上のアスペクト比を有するコンタ
クトホールの底部であっても平坦な薄膜を形成すること
ができ、しかもスパッタ原子が半導体基板に付着した後
は、バイアス・エネルギーや熱エネルギーを与える必要
がないので、形成された薄膜に比抵抗の低下等の悪影響
を及ぼさず、半導体装置の信頼性を向上させることがで
きるスパッタ成膜方法及びスパッタ成膜装置を提供する
ことができる。
【図１】本発明の一実施例であるスパッタ成膜装置の概
略構成図である。
略構成図である。
【図２】ウエハ上にコンタクトホールを形成した基板の
概略断面図である。
概略断面図である。
【図３】（ａ）は本発明の一実施例であるスパッタ成膜
装置に使用されるスリットシャッターの概略正面図、
（ｂ）はそのスリットシャッターの一部を切り欠いた概
略側面図である。
装置に使用されるスリットシャッターの概略正面図、
（ｂ）はそのスリットシャッターの一部を切り欠いた概
略側面図である。
【図４】そのスリットシャッターの概略部分拡大図であ
り、スパッタ原子が飛ばないブランク領域を説明するた
めの図である。
り、スパッタ原子が飛ばないブランク領域を説明するた
めの図である。
【図５】本実施例装置で薄膜を形成した基板の概略断面
図である。
図である。
【図６】ソース・ドレイン層の上に形成されたコンタク
トホールにバリアメタルとＡｌ配線膜が成膜された基板
の概略断面図である。
トホールにバリアメタルとＡｌ配線膜が成膜された基板
の概略断面図である。
【図７】開口径変更板を取り付けたスリットシャッター
の概略部分拡大図である。
の概略部分拡大図である。
１０ 基板 １４ 基板ホルダー １６ ターゲット １８ ターゲットホルダー ２２ スリットシャッター ２２ａ 貫通穴 ２４ 高周波電源 ２８ 開口径変更板 ２８ａ 開口部 ３２ シリコンウエハ ３４ 絶縁膜 ３６ コンタクトホール ３８ ソース・ドレイン層 ４２ ゲート電極 ４４ 薄膜 ４６ バリアメタル ４８ Ａｌ配線膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−17173（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−310965（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/203,21/285 C23C 14/00 - 14/58
Claims (7)
- 【請求項１】 ターゲットにイオンを衝突させて、前記
ターゲットから飛びだした粒子を、コンタクトホールを
有する半導体基板上に堆積せしめて薄膜を形成するスパ
ッタ成膜装置において、 多数の貫通穴が穿設された粒子選択手段を前記半導体基
板と前記ターゲットとの間に配置し、且つ前記貫通穴の
アスペクト比が前記コンタクトホールのアスペクト比よ
り大きくなるように前記貫通穴を形成し、更に前記粒子
選択手段の前記貫通穴の径を調整する機構を有すること
を特徴とするスパッタ成膜装置。 - 【請求項２】 ターゲットにイオンを衝突させて、前記
ターゲットから飛びだした粒子を、コンタクトホールを
有する半導体基板上に堆積せしめて薄膜を形成するスパ
ッタ成膜装置において、 多数の貫通穴が穿設された粒子選択手段を前記半導体基
板と前記ターゲットとの間に配置し、且つ前記貫通穴の
アスペクト比が前記コンタクトホールのアスペクト比よ
り大きくなるように前記貫通穴を形成し、前記粒子選択
手段の前記貫通穴に対応して前記貫通穴の径より小さい
径の貫通する穴が形成された貫通穴径変更板を前記粒子
選択手段の上部又は下部に取り付けることを特徴とする
スパッタ成膜装置。 - 【請求項３】 ターゲットにイオンを衝突させて、前記
ターゲットから飛びだした粒子を、コンタクトホールを
有する半導体基板上に堆積せしめて薄膜を形成するスパ
ッタ成膜装置において、 前記コンタクトホールのアスペクト比より大きいアスペ
クト比を有する多数の貫通穴が穿設された粒子選択手段
を前記半導体基板と前記ターゲットとの間に、前記粒子
選択手段の下面と前記半導体基板の距離が、０．５と前
記貫通穴のアスペクト比と前記貫通穴間隔とを乗算した
値より大きくなるように配置することを特徴とするスパ
ッタ成膜装置。 - 【請求項４】 前記ターゲットは、Ａｌ、Ａｌ−Ｓｉ、
Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、ＴｉＮ、ＷＮ、ＴｉＷ、ＭｏＳｉ２
又はＴｉＳｉ２ からなる群より選択されることを特
徴とする請求項１、２又は３記載のスパッタ成膜装置。 - 【請求項５】 前記粒子選択手段をアース電位とするこ
とを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のスパッタ
成膜装置。 - 【請求項６】 前記粒子選択手段を前記半導体基板より
若干大きい円柱状に形成したことを特徴とする請求項
１、２、３、４又は５記載のスパッタ成膜装置。 - 【請求項７】 前記粒子選択手段の前記貫通穴は、前記
貫通穴を通過する粒子の飛行方向と前記貫通穴の中心軸
とのなす最大角度が、前記コンタクトホールの底部に到
達できる粒子の入射方向と前記貫通穴の中心軸方向との
なす最大角度より小さくなるように形成されていること
を特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載のス
パッタ成膜装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32136991A JP3149887B2 (ja) | 1991-11-08 | 1991-11-08 | スパッタ成膜方法及びスパッタ成膜装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32136991A JP3149887B2 (ja) | 1991-11-08 | 1991-11-08 | スパッタ成膜方法及びスパッタ成膜装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05136058A JPH05136058A (ja) | 1993-06-01 |
| JP3149887B2 true JP3149887B2 (ja) | 2001-03-26 |
Family
ID=18131802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32136991A Expired - Lifetime JP3149887B2 (ja) | 1991-11-08 | 1991-11-08 | スパッタ成膜方法及びスパッタ成膜装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3149887B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1991
- 1991-11-08 JP JP32136991A patent/JP3149887B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05136058A (ja) | 1993-06-01 |
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