JP3423640B2 - 薄膜の製造方法、半導体装置の製造方法、およびマグネトロンスパッタ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、ショットキー接合
を有する半導体装置の製造方法、半導体装置の製造工程
において用いられる薄膜の製造方法、および半導体装置
の製造に用いられるマグネトロンスパッタ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】現在、集積回路（ＩＣ）および大規模集
積回路（ＬＳＩ）等の構成部品である半導体装置の１つ
として、ショットキーダイオードが用いられている。シ
ョットキーダイオードは、ショットキー接合を利用した
半導体装置の１種類である。ショットキーダイオードの
電極は、従来、蒸着法に用いて成膜されたアルミニウム
の薄膜をパターン形成することによって、作成されてい
た。近年、集積回路の高集積化に伴うデザインルールの
縮小に起因して、シリコンを含有するアルミニウム合金
（以後「Ａｌ−Ｓｉ」と記す）から成る電極を有する構
成のショットキーダイオードが主流になりつつある。Ａ
ｌ−Ｓｉから成る電極は、スパッタリング法を用いて成
膜されたＡｌ−Ｓｉの薄膜をパターン形成することによ
って、作成される。スパッタリング法を用いて成膜され
たＡｌ−Ｓｉの薄膜は、他の方法を用いて成膜された他
の導電性材料の薄膜と比較して、段差被膜性、膜厚の均
一性、膜質の均一性に優れている。

【０００３】スパッタリング法を用いた成膜装置とし
て、近年、マグネトロンスパッタ装置が多用されてい
る。マグネトロンスパッタ装置において、被成膜物であ
る基板は、Ａｌ−Ｓｉからなるターゲットと共に、収納
容器に封入される。薄膜の使用用途に合わせて、薄膜形
成に先立ち、基板の加熱および基板のクリーニングが行
われている。マグネトロンスパッタ装置は、相互に直交
する電場および磁場を用いて、高密度のプラズマをター
ゲット近傍に形成し、該プラズマによってターゲット表
面の原子をスパッタする。スパッタされた原子は、基板
表面に付着して薄膜を形成する。

【０００４】Ａｌ−Ｓｉからなる電極の材料としては、
具体的には、アルミニウム中に１重量％のシリコンを含
有するＡｌ−Ｓｉが多用されている。このようなＡｌ−
Ｓｉの薄膜をマグネトロンスパッタ装置を用いて成膜す
る場合、成膜条件は以下のとおりになる。基板は、室温
以上で２００℃以下の範囲内の温度に加熱される。収納
容器内の圧力は、０．２Ｐａ以上で０．８Ｐａ以下の範
囲内の圧力に保たれる。電場形成のためにターゲットに
印加される電力は、２ｋＷ以上で９ｋＷ以下の範囲内の
大きさに保たれる。

【０００５】スパッタリング工程の成膜条件は、成膜さ
れる薄膜の使用用途に合わせて、最適化される。成膜条
件の最適化は、試験的に設定した成膜条件の元で薄膜を
成膜し、成膜された薄膜を検査して、検査結果に基づい
て試験的な成膜条件を修正することによって、行われ
る。従来の最適な成膜条件は、試験的に成膜された薄膜
のグレインサイズ、該薄膜の膜厚、該薄膜の鏡面反射
率、および該薄膜の外観表面の検査結果を踏まえて設定
されている。Ａｌ−Ｓｉの薄膜成膜時におけるマグネト
ロンスパッタ装置の磁場は、Ａｌ−Ｓｉの成膜条件の最
適化の際に従来考慮されていないので、Ａｌ−Ｓｉの薄
膜成膜時の磁場に関する明確な最適な成膜条件は存在し
ていない。

【０００６】特開平６−１１６７２５号公報は、複数の
磁石装置を備えるマグネトロンスパッタ装置において、
薄膜の膜厚分布を改善するための技術を開示している。
前記マグネトロンスパッタ装置では、磁場が形成される
ターゲット近傍空間内のターゲットと対向する位置に、
ターゲットの粒子の通過孔を有する防着板が配設されて
いる。各磁石装置が発生される磁場の干渉を防止するた
めに、防着板は磁気シールドを兼ねている。マグネトロ
ンスパッタ装置が磁石装置を１つだけ備えているなら
ば、磁場の干渉はないので、防着板は必要ない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の成膜条件に基づ
いて成膜されたＡｌ−Ｓｉの薄膜をパターン形成して電
極が作成されている場合、該電極を備えたショットキー
ダイオードの電気的特性にばらつきが生じる。特に単一
の集積回路の基板上に複数のショットキーダイオードが
設けられる場合、ショットキーダイオードの順方向電圧
の基板面内分布が、集積回路において許容される分布よ
りも悪くなる。このために、マグネトロンスパッタ装置
を用いてＡｌ−Ｓｉの薄膜を成膜する場合の成膜条件の
改善が、望まれている。特開平６−１１６７２５号公報
では、マグネトロンスパッタ装置を用いた薄膜形成時の
成膜条件、特に磁場条件は、述べられていない。

【０００８】本発明の目的は、電気的特性のばらつきを
改善することができる半導体装置の製造方法、ならび
に、該半導体装置の電気的特性のばらつきの改善のため
の薄膜の製造方法およびマグネトロンスパッタ装置を提
供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、薄膜の材
料から成るターゲット、プラズマの原料である気体とタ
ーゲットと被成膜物とを収納する収納容器、ターゲット
と被成膜物との間に電場を生じさせる電力源、および、
電場に直交する磁場を生じさせる磁力源とを含むマグネ
トロンスパッタ装置を用いた薄膜の製造方法において、
磁場の放電形状径が、被成膜物の端から磁場の中心軸ま
での最大距離の等倍以上でありかつ該最大距離の１．５
倍以下の範囲内の値に選ばれていることを特徴とする薄
膜の製造方法である。

【００１０】本発明に従えば、マグネトロンスパッタ装
置を用いた薄膜の製造方法では、前記磁場の放電形状径
を制御している。このような磁場の条件下で被成膜物に
薄膜を成膜し、該薄膜を加工して半導体装置の構成部品
を得るならば、薄膜に起因する半導体装置の電気的特性
のばらつきを改善することができる。

【００１１】第２の発明の薄膜の製造方法は、前記磁場
の放電形状径が、前記被成膜物の端から前記磁場の中心
軸までの最大距離の１．２倍以上でありかつ該最大距離
の１．３倍以下の範囲内の値に選ばれていることを特徴
とする。

【００１２】本発明に従えば、マグネトロンスパッタ装
置を用いた薄膜の製造方法では、磁場の放電形状径が、
被成膜物の端から磁場の中心軸までの最大距離の１．２
倍以上でありかつ該最大距離の１．３倍以下の範囲内の
値になっている。このような磁場の条件下で被成膜物に
薄膜を成膜し、該薄膜を加工して半導体装置の構成部品
を得るならば、薄膜に起因する半導体装置の電気的特性
のばらつきをさらに改善することができる。

【００１３】第３の発明の薄膜の製造方法は、前記磁力
源は、同心円状に配置された円筒状の２つの電磁石コイ
ルからなる２重磁極型電磁石を有し、各電磁石コイルに
流れる電流は、偏心のない磁場が形成されるように、そ
れぞれ定められていることを特徴とする。

【００１４】本発明に従えば、２重磁極型電磁石を磁力
源としたマグネトロンスパッタ装置を用いた薄膜の製造
方法では、偏心のない予め定める強さの磁場をターゲッ
ト表面近傍に形成するために、２つの電磁石コイルに流
れる電流が制御されている。このような磁場の条件下で
被成膜物に薄膜を成膜し、該薄膜を加工して半導体装置
の構成部品を得るならば、薄膜に起因する半導体装置の
電気的特性のばらつきをさらに改善することができる。

【００１５】第４の発明の薄膜の製造方法は、前記磁力
源は、同心円状に配置された円筒状の２つの電磁石コイ
ルからなる２重磁極型電磁石を有し、各電磁石コイルに
それぞれ流れる電流の大きさは、スパッタが行われる
間、各電磁石コイル毎に予め定められた値に常に保持さ
れることを特徴とする。

【００１６】本発明に従えば、２重磁極型電磁石を磁力
源としたマグネトロンスパッタ装置を用いた薄膜の製造
方法では、各電磁石コイルに流れる電流が規定値に常に
保持されているので、磁場は可変することなく所定の状
態を保つ。このような磁場の条件下で被成膜物に薄膜を
成膜し、該薄膜を加工して半導体装置の構成部品を得る
ならば、薄膜に起因する半導体装置の電気的特性のばら
つきをさらに改善することができる。

【００１７】第５の発明の薄膜の製造方法は、前記磁力
源は、同心円状に配置された円筒状の２つの電磁石コイ
ルからなる２重磁極型電磁石を有し、各電磁石コイルに
流れる電流の大きさは、０Ａ以上２Ａ以下の範囲内の値
であることを特徴とする。

【００１８】本発明に従えば、２重磁極型電磁石を磁力
源としたマグネトロンスパッタ装置を用いた薄膜の製造
方法では、磁場の強さを制御するために、各電磁石コイ
ルに流れる電流の大きさが制御されている。このような
磁場の条件下で被成膜物に薄膜を成膜し、該薄膜を加工
して半導体装置の構成部品を得るならば、薄膜に起因す
る半導体装置の電気的特性のばらつきをさらに改善する
ことができる。

【００１９】第６の発明は、ショットキー接合を有する
半導体装置の製造方法において、請求項１〜請求項５の
うちのいずれかに記載の薄膜の製造方法を用いて、導電
性材料からなる薄膜を、半導体材料からなる基板表面に
成膜する工程と、成膜された薄膜をパターン形成して、
前記半導体装置の電極を形成する工程とを含むことを特
徴とする半導体装置の製造方法である。

【００２０】本発明に従えば、ショットキー接合を有す
る半導体装置の製造方法において、半導体装置が備える
電極は、第１〜第５の発明で説明した薄膜の製造方法を
用いて成膜された薄膜を加工することによって得られ
る。このような本発明の半導体装置の製造方法は、従来
技術の半導体装置の製造方法よりも、製造される半導体
装置の電気的特性のばらつきを改善することができる。

【００２１】第７の発明は、薄膜の材料からなるターゲ
ット、プラズマの原料である気体とターゲットと被成膜
物とを収納する収納容器、ターゲットと被成膜物との間
に電場を生じさせる電力源、および、電場に直交する磁
場を生じさせる磁力源とを含むマグネトロンスパッタ装
置において、磁場の放電形状径が、被成膜物の端から磁
場の中心軸までの最大距離の等倍以上でありかつ該最大
距離の１．５倍以下の範囲内の値に選ばれていることを
特徴とするマグネトロンスパッタ装置である。

【００２２】本発明に従えば、マグネトロンスパッタ装
置は、磁場の放電形状径を制御している。このようなマ
グネトロンスパッタ装置を用いて被成膜物上に薄膜を成
膜し、該薄膜を加工して半導体装置の構成部品を得たな
らば、薄膜に起因する半導体装置の電気的特性のばらつ
きを改善することができる。また第７の発明のマグネト
ロンスパッタ装置は、第２〜第５の発明のうちの少なく
とも１つで説明した磁場条件をさらに満たしていてもよ
い。これによって、薄膜に起因する半導体装置の電気的
特性のばらつきをさらに改善することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態で
ある薄膜の製造方法を用いるマグネトロンスパッタ装置
１の断面図である。図２は、マグネトロンスパッタ装置
１のＡ−Ａ端面図である。図１と図２とを合わせて説明
する。

【００２４】マグネトロンスパッタ装置１は、ターゲッ
ト３と、収納容器４と、電力源５と、磁力源６とを少な
くとも含む。ターゲット３は、被成膜物の表面に成膜さ
れる薄膜の材料から形成されている。収納容器４は、プ
ラズマの原料である気体と、ターゲット３と、被成膜物
８とを収納する。電力源５は、ターゲット３と被成膜物
８との間に電場を生じさせる。磁力源６は、ターゲット
３と被成膜物８との間の電場と直交する磁場を生じさせ
る。マグネトロンスパッタ装置１は、被成膜物を予め定
める温度に加熱するための加熱機構１５を、さらに有し
ている構成であることが好ましい。加熱機構１５の加熱
方式はどのような方式であってもよく、たとえばランプ
加熱方式またはガス加熱方式が用いられる。本実施の形
態のマグネトロンスパッタ装置１では、ランプ加熱方式
が用いられている。

【００２５】磁力源６は、２重磁極型電磁石１１とコイ
ル電源１２とを有する。ターゲット３は、２重磁極型電
磁石１１と被成膜物８との間に配置される。２重磁極型
電磁石１１は、同心円状に配置された円筒状の２つの電
磁石コイル１３，１４から構成される。コイル電源１２
は、各電磁石コイル１３，１４に、電力をそれぞれ供給
する。２重磁極型電磁石１１は、スパッタ実行時に、磁
力源１１と電力源１２の陰極（カソード）とを兼ねてい
る。被成膜物８が接地されているならば、電力源５とコ
イル電源１２とが一体化されて、電力源５が２つの電磁
石コイル１３，１４に電力を供給してもよい。以後、２
重磁極電磁石１１の内側の電磁石コイル１３に流れる電
流を「インサイド電流Ｉｉ」と称し、２重磁極電磁石１
１の外側の電磁石コイル１４に流れる電流を「アウトサ
イド電流Ｉｏ」と称する。

【００２６】磁力源６が発生させる磁場の放電形状径Ｒ
Ｂは、磁場の中心軸ＬＢから被成膜物８の端までの最大
距離（以後「配置中心径」と記す）ＲＷの等倍以上でか
つ配置中心径ＲＷの１．５倍以下の範囲内の値になって
いる。磁場は、スパッタが行われる間、偏心がなくかつ
所定の強さを常に保つように、保持される。磁場の詳細
は後述する。

【００２７】マグネトロンスパッタ装置１は、ショット
キー接合を用いた半導体装置の製造工程において、半導
体装置が有する電極の元となる導電性材料の薄膜の形成
工程で、用いられる。本実施の形態は、ショットキー接
合を用いた半導体装置がショットキーダイオードで実現
され、かつショットキーダイオードが集積回路の構成部
品になっている場合の例になっている。このために、被
成膜物８は、半導体材料からなる略円板状の板、具体的
にはシリコンのウエハで実現されており、ターゲット３
がシリコンを含有するアルミニウム合金（以後「Ａｌ−
Ｓｉ」と記す）から形成されているものとして、以後の
説明を行う。また本実施の形態では、電力源５は、２重
磁極型電磁石１１を陰極に用い、被成膜物８を陽極に用
いている。プラズマの原料となる気体としては、たとえ
ばアルゴンガスが用いられる。

【００２８】図３は、マグネトロンスパッタ装置１を備
えた半導体製造装置３１の平面図である。半導体製造装
置３１は、ショットキー接合を有する半導体装置を製造
する。半導体製造装置３１は、マグネトロンスパッタ装
置１の収納容器４で実現されるスパッタ室の他に、搬送
室３２、カセット室３３、加熱室３４、およびホリゾン
タル型のエッチング室３５を有する。ホリゾンタル型の
エッチング室３５は、２重磁極型電極を有している。カ
セット室３３、加熱室３４、エッチング室３５、および
スパッタ室は、搬送室３２の周囲に配置され、搬送室３
２とそれぞれ連通可能に構成されている。なお本実施の
形態では、加熱室３４およびエッチング室３５は使用さ
れていない。スパッタリング工程の処理対象となる被成
膜物８は、複数枚ずつカセットに収められた状態で、カ
セット室３３に搬入される。被成膜物８は、搬送室３２
内に備えられる基板搬送機構によって、カセット室３３
から、搬送室３２を経由して、マグネトロンスパッタ装
置１の収納容器４に搬送される。

【００２９】図１のマグネトロンスパッタ装置１を用い
て、ウエハ８にＡｌ−Ｓｉの薄膜を成膜する工程は、概
略的には以下のとおりである。ターゲット３は、収納容
器４内に予め収納されている。最初に、ウエハ８とプラ
ズマの原料気体とが収納容器４内に封入され、かつ収納
容器４内の圧力が規定の圧力に調整される。ウエハ８の
中心と磁場の中心軸とが一致するように、ウエハ８の収
納容器４内の位置が調整されているので、配置中心径Ｒ
Ｗはウエハ８の半径と等しくなっている。封入されたウ
エハ８は、加熱機構１５によって予め定める温度に加熱
され、加熱後の温度が保たれる。次いで、電力源５が２
重磁極型電磁石１１と被成膜物８との間に電場を生じさ
せ、磁力源６が該電場と直交する磁場を生じさせる。こ
の結果、陰極から放出された電子は、電場と磁場が生じ
ている空間にトラップされつつ、原料気体を電離するの
で、ターゲット３の表面近傍に高密度のプラズマが形成
される。形成されたプラズマがターゲット３表面をスパ
ッタするので、ウエハ８の表面に、ターゲットの材質か
らなる薄膜が、成膜される。

【００３０】このように成膜されたＡｌ−Ｓｉの薄膜
は、ショットキーダイオードの電極に加工される。以
後、Ａｌ−Ｓｉ薄膜を加工して得られる電極を有するシ
ョットキーダイオードを「Ａｌ−Ｓｉショットキーダイ
オード」と称する。Ａｌ−Ｓｉ薄膜がマグネトロンスパ
ッタ装置を用いた従来技術の薄膜製造方法で成膜されて
いる場合、Ａｌ−Ｓｉショットキーダイオードの電気的
特性、特に順方向電圧は、Ａｌ−Ｓｉ薄膜内のどの部分
を電極として用いたかに応じて変化する。Ａｌ−Ｓｉ薄
膜内のどの部分を電極として用いたかに基づくＡｌ−Ｓ
ｉショットキーダイオードの電気的特性のばらつきを、
以後「面内ばらつき」と称する。Ａｌ−Ｓｉショットキ
ーダイオードの製造工程では、１枚のＡｌ−Ｓｉ薄膜を
加工して、複数のショットキーダイオードの電極を形成
する。従来技術の薄膜製造方法を用いた半導体装置の製
造工程では、複数のＡｌ−Ｓｉショットキーダイオード
に電気的特性の面内ばらつきが生じるので、Ａｌ−Ｓｉ
ショットキーダイオードの信頼性が低下し、Ａｌ−Ｓｉ
ショットキーダイオードの再現性が低下している。

【００３１】Ａｌ−Ｓｉ薄膜のスパッタリング工程にお
いて、スパッタが行われる間に生じている磁場は、Ａｌ
−Ｓｉショットキーダイオードの電気的特性の面内ばら
つきの改善に、大きく関与する。このために本実施の形
態では、スパッタ時の磁場の形状および磁場の大きさ
は、スパッタ時に従来技術の薄膜製造方法が用いられる
場合よりも、Ａｌ−Ｓｉショットキーダイオードの電気
的特性の面内ばらつきが少なくなるように、最適化され
ている。すなわちスパッタ時の磁場形状および磁場の強
さは、１枚のＡｌ−Ｓｉ薄膜において、薄膜の電気的特
性の分布が均一になるように最適化されている。

【００３２】本実施の形態では、スパッタ時に形成され
る磁場は、ターゲット３の表面において磁場が垂直成分
と水平成分とを有しており、かつ垂直成分が零である領
域において最も強く放電集中するような条件下で、形成
されたものである。このような条件下では、磁場の強さ
が比較的弱めの状態、言換えればインピーダンス高めの
設定条件下で、Ａｌ−Ｓｉショットキーダイオードの電
気的特性の面内ばらつきが最も抑えられる。マグネトロ
ン放電は、磁場が形成された空間において、磁場の垂直
成分が零である領域で、最も強く放電集中する。磁場の
垂直成分が零である領域では、磁場の水平成分が最大に
なっている。なお本明細書では、円板状のウエハ８の表
面に平行な方向を「水平方向」とし、ウエハ８の表面に
垂直な方向を「垂直方向」としている。なお図１の２点
鎖線ＬＬは、２重磁極型電磁石１１によって発生する磁
場の任意の磁力線を示している。

【００３３】Ａｌ−Ｓｉショットキーダイオードの電気
的特性の面内ばらつき改善には、スパッタ時の磁場の強
さおよび磁場の形状が最も重要であり、かつ所定の状態
の磁場は、スパッタが実行される間、常に保持されるこ
とが好ましい。つまりスパッタが行われる間、磁場は、
可変されることなく、常に所定の強さおよび形状を保持
していることが重要である。スパッタ時の磁場の条件と
して、具体的には、エロージョン径φＢと、磁場の偏心
状態と、磁場の保持状態と、磁場の強さとが用いられて
いる。

【００３４】エロージョン径φＢは、磁場が形成されて
いる空間内のエロージョン領域の直径である。エロージ
ョン領域は、前記空間内において、垂直成分が０であり
水平成分が最大になっている領域である。磁場の形状を
規定するエロージョン径φＢは、インサイド電流Ｉｉと
アウトサイド電流Ｉｏとの比率（以後「マグネット電流
比Ｉｉ／Ｉｏ」と称する）によって定められる。マグネ
ット電流比Ｉｉ／Ｉｏが等しくかつ２つの電流Ｉｉ，Ｉ
ｏの大きさが異なる複数通りの電流の組合わせがある場
合、各組合わせによって規定されるエロージョン径φＢ
は相互に等しい。たとえばインサイド電流Ｉｉおよびア
ウトサイド電流Ｉｏがどちらも２Ａである組合わせと、
インサイド電流Ｉｉおよびアウトサイド電流Ｉｏがどち
らも４Ａである組合わせとを比較した場合、式１に示す
ように、これら２つの各組合わせによって規定されるエ
ロージョン径φＢは相互に等しい。

【００３５】

【数１】

【００３６】磁場の放電形状径ＲＢは、エロージョン径
φＢの半分の値である。スパッタが行われる間、磁場の
放電形状径ＲＢは、配置中心径ＲＷの等倍以上でありか
つ配置中心径ＲＷの１．５倍以下の許容範囲内の値に選
ばれている。磁場の放電形状径ＲＢは、好ましくは、配
置中心径ＲＷの１．２倍以上でありかつ該配置中心径Ｒ
Ｗの１．３倍以下の最適範囲内の値に選ばれている。

【００３７】磁場の偏心状態は、インサイド電流Ｉｉと
アウトサイド電流Ｉｏとの組合わせによって定められ
る。インサイド電流Ｉｉおよびアウトサイド電流Ｉｏ
は、偏心のない予め定める強さの磁場を２重磁極電磁石
１１が発生するように、それぞれ設定されている。

【００３８】磁場の強さは、インサイド電流Ｉｉの大き
さおよびアウトサイド電流Ｉｏの大きさによって定めら
れる。インサイド電流Ｉｉおよびアウトサイド電流Ｉｏ
の大きさが大きいほど、これら２つの電流Ｉｉ，Ｉｏの
組合わせによって規定される磁場が強くなる。たとえば
インサイド電流Ｉｉおよびアウトサイド電流Ｉｏがどち
らも２Ａである組合わせと、インサイド電流Ｉｉおよび
アウトサイド電流Ｉｏがどちらも４Ａである組合わせと
を比較した場合、前者の組合わせによって規定される磁
場の強さは、後者の組合わせによって規定される磁場の
強さよりも弱い。スパッタ時の磁場の強さが弱いほど、
Ａｌ−Ｓｉショットキーダイオードの電気的特性の面内
ばらつきが小さくなる。インサイド電流Ｉｉおよびアウ
トサイド電流Ｉｏは、０Ａ以上２Ａ以下の許容範囲内の
大きさにそれぞれ選ばれている。

【００３９】以上説明したように、磁場の形状、偏心状
態、および強さは、インサイド電流Ｉｉとアウトサイド
電流Ｉｏとの組合わせによって定められる。Ａｌ−Ｓｉ
ショットキーダイオードの電気的特性の面内ばらつきを
改善するには、スパッタが行われる間、磁場を変化させ
ることなく、所定の状態に保持する必要がある。スパッ
タが行われる間、磁場を偏心なくかつ所定の強さに保持
するために、インサイド電流Ｉｉとアウトサイド電流Ｉ
ｏとは、スパッタ実行中に変化されることなく、各電流
Ｉｉ，Ｉｏ毎に定められた値にそれぞれ常に保たれる。

【００４０】本実施の形態では、スパッタ実行中の磁場
の条件として、磁場の放電形状径と磁場の保持状態と磁
場の偏心状態と磁場の強さとの４つが挙げられている。
マグネトロンスパッタ装置１は、これら４つの磁場条件
のうち、少なくとも１つを満たすように磁場を発生させ
ればよい。磁場条件を多く満たすほど、ショットキーダ
イオードの電気的特性の面内ばらつきをより抑えること
ができる。４つの磁場条件をすべて満たすように磁場が
発生されている場合が最も好ましく、ショットキーダイ
オードの電気的特性の面内ばらつきを最も抑えることが
できる。

【００４１】図４は、集積回路２１内のショットキーダ
イオード２２の拡大断面図である。図４のショットキー
ダイオード２２は、図１のマグネトロンスパッタ装置を
用いた半導体装置の製造方法によって製造される。図４
のショットキーダイオード２２は、集積回路２１の構成
部品の１つである。集積回路２１は、ショットキーダイ
オード２２の他に、半導体材料の基板２３と、絶縁層２
４とを有する。半導体材料の基板２３は、Ｎ型の半導体
基板２５にＮ型エピタキシャル層２６を重ねて構成され
ている。絶縁層２４はＮ型エピタキシャル層２６に積層
されている。絶縁層２４は、たとえば酸化シリコンの薄
膜で実現される。絶縁層２４には、コンタクト開口部２
７が設けられている。ショットキーダイオード２２の電
極２８となる導電性材料の膜片の少なくとも１部分は、
コンタクト開口部２７を介してＮ型エピタキシャル層２
６に接触している。電極２８の残余の部分は、絶縁層２
４に積層される。電極２８と半導体材料基板２３とが直
接接触している部分が、ショットキーダイオード２２と
して機能する。半導体材料基板２５は、ショットキーダ
イオード２２が有する半導体層と、集積回路２１の基板
とを、兼ねている。ショットキーダイオード２２の電極
２８は、図１のマグネトロンスパッタ装置１によって成
膜されたＡｉ−Ｓｉ薄膜を加工して得られる。

【００４２】図５は、図４の集積回路２１のショットキ
ーダイオード２２の製造工程を説明するための概略的な
工程図である。なお図５の工程図では、Ｎ型エピタキシ
ャル層が一方面に形成されたシリコンウエハが被成膜物
８として用いられており、該被成膜物８の一部分が半導
体材料基板２３に相当する。最初に、ステップＡ１で、
絶縁性材料の薄膜が、被成膜物８のＮ型エピタキシャル
層２６上に成膜される。絶縁性材料が酸化シリコンであ
る場合、絶縁性材料薄膜は、Ｎ型エピタキシャル層２６
の表面を酸化することによって得られる。ステップＡ２
で、成膜された絶縁性材料の薄膜内の所定位置の一部分
が除去され、この結果コンタクト開口部２７が形成され
る。これによって絶縁層２４が被成膜物８上に形成され
る。ステップＡ３で、絶縁層形成後の被成膜物８に、薄
膜形成のための前処理が施される。前処理は、たとえば
プラズマを用いて行われる。

【００４３】ステップＡ４で、前処理後の被成膜物８
は、図１のマグネトロンスパッタ装置１の収納容器４内
に搬入され、予め定める温度に加熱される。被成膜物搬
入後、収納容器４の真空引きが行われる。ステップＡ５
で、マグネトロンスパッタ装置１は、Ａｉ−Ｓｉの薄膜
を、前処理後の被成膜物８の絶縁層２４に重ねて成膜す
る。ステップＡ４およびステップＡ５の処理は、実際に
は、図１のマグネトロンスパッタ装置１を有する半導体
製造装置３１を用いて行われる。ステップＡ６で、成膜
されたＡｉ−Ｓｉ薄膜がパターニングされる。薄膜のパ
ターニングには、たとえばフォトリソグラフィ法を用い
たエッチング工程が用いられる。これによってショット
キーダイオードの電極２８が被成膜物８上に形成される
ので、ショットキーダイオード２２が完成する。

【００４４】ステップＡ６のパターニング時には、Ａｌ
−Ｓｉ薄膜内のショットキーダイオードの電極２８とな
る部分を残すだけでなく、集積回路２１の他の構成部
品、たとえば配線や他の電極となる部分も残すようにし
てもよい。これによって、電極２８と共に、集積回路１
の他の構成部品が得られる。集積回路２１の他の構成部
品がＡｌ−Ｓｉ薄膜から形成される場合、ショットキー
ダイオード完成後の被成膜物８に対して、水素雰囲気中
でシンタリングが行われる。被成膜物８上に集積回路２
１の全構成部品が形成された後、被成膜物８の該全構成
部品が配置された部分が切出される。これによって集積
回路２１が完成する。

【００４５】マグネトロンスパッタ装置１におけるＡｉ
−Ｓｉ薄膜の好ましい成膜条件を以下に述べる。以下の
説明は、ターゲット３が、１重量％のシリコンを含有す
るアルミニウムから成る例になっている。

【００４６】真空引き完了後の収納容器４内の圧力、す
なわち真空度は、０．２Ｐａ以上で０．８Ｐａ以下の許
容範囲内の圧力であることが好ましい。これは以下の理
由に基づく。真空引きの工程では、具体的には、収納容
器４内に被成膜物８が搬入された後、アルゴンガスが収
納容器４内に流込まれつつ、収納容器４内の気体が排気
される。収納容器４内の真空度は、アルゴンガスの流量
によって定まる。真空引き完了後の収納容器４内の真空
度が０．２Ｐａ以上で０．８Ｐａ以下の許容範囲内の圧
力であるならば、真空度を精度よく制御することができ
る。収納容器４内の真空度は、スパッタリング工程で成
膜される薄膜の膜質に影響を与える。具体的には、収納
容器４の真空度の変化は、成膜される薄膜のシート抵抗
の違い、該薄膜のエッチング速度の違いとなって現れ
る。他の構成のＡｌ−Ｓｉスパッタ装置との整合性を考
慮すると、収納容器４内の圧力は、０．６Ｐａに保たれ
ることが、最も好ましい。

【００４７】収容容器４内に搬入された被成膜物８は、
加熱機構１５によって加熱される。スパッタ時の被成膜
物８の温度、すなわちスパッタ温度は、好ましくは、７
０℃以上でかつ１５０℃以下の許容範囲内の温度に選ば
れる。これによって、スパッタリング工程で成膜された
薄膜の表面は、良好な鏡面状態を維持することができ
る。スパッタ温度が１５０℃よりも高い場合、スパッタ
リング工程の次の工程において、アライメント認識が不
良となり、薄膜の外観検査の結果が不良となる。スパッ
タ温度が７０℃よりも低い場合、薄膜の量産に不適当な
程度までスパッタ速度が低下するので、量産性に劣る。
スパッタ温度は、さらに好ましくは、１００℃以上でか
つ１２０℃以下の最適範囲内の温度に選ばれている。こ
れによって、スパッタリング工程で成膜された薄膜の表
面が非常に良好な鏡面状態を維持することができる。１
００℃以上１２０℃以下のスパッタ温度は、薄膜の量産
時の条件として用いられる。

【００４８】被成膜物８の加熱機構の方式は、どのよう
な方式であってもよい。スパッタ時の加熱方式がＡｌ−
Ｓｉショットキーダイオードの順方向電圧ＶＦに影響を
及ぼすか否かを判断するために、本件出願人は、加熱機
構の方式としてランプ加熱方式とガス加熱方式とをそれ
ぞれ採用して、Ａｌ−Ｓｉショットキーダイオードを製
造したが、違いは認められなかった。

【００４９】電力源５は、スパッタ時の電場形成のため
に、２重磁極型電磁石１１を陰極として用い、被成膜物
８を陽極として用いている。被成膜物８が接地されてい
るならば、電力源５からの電力は２重磁極型電磁石１１
の２つの電磁石コイル１３，１４に供給される。電力源
５が陰極と陽極との間に供給する電力、すなわちスパッ
タ時パワー値は、基本的には、２ｋＷ以上で９ｋＷ以下
の範囲内の値に設定されている。スパッタ時パワー値
は、スパッタ温度と同様に、スパッタリング工程で成膜
される薄膜の膜質に影響を与える。他の構成のＡｌ−Ｓ
ｉスパッタ装置との整合性を考慮すると、スパッタ時パ
ワー値は、６ｋＷに設定されることが最も好ましい。

【００５０】図１のマグネトロンスパッタ装置１におい
て、ターゲット３と被成膜物８との間隔Ｄは、４０ｍｍ
以上７０ｍｍ以下の範囲内で調整が可能である。ターゲ
ット３と被成膜物８との間隔Ｄは、好ましくは、４５ｍ
ｍ以上６０ｍｍ以下の範囲内の値に設定される。これに
よって、膜厚が極めて均一な薄膜、すなわち膜厚のばら
つきが±３％以内になっている薄膜が得られる。ターゲ
ット３と被成膜物８との間隔Ｄは、最も好ましくは５５
ｍｍに設定される。５５ｍｍは、４５ｍｍ以上６０ｍｍ
以下の範囲に含まれており、かつ間隔Ｄの調整可能な範
囲の中央値であるので、間隔調整時の作業性に優れてい
るため、採用されている。

【００５１】Ａｌ−Ｓｉショットキーダイオードの順方
向電圧は、被成膜物８に対するシンタリング処理の条件
の１つである温度の影響を受ける。シンタリング処理時
の温度は、好ましくは、３８０℃以上４５０℃以下の範
囲に設定される。これは以下の理由に基づく。Ａｌ−Ｓ
ｉ薄膜は、Ａｌ−Ｓｉショットキーダイオードの電極だ
けでなく、集積回路の配線にも使用される。シンタリン
グ処理時の温度が４５０℃より高い場合、配線と半導体
とのコンタクト部において、Ｓｉノジュールの発生に起
因して、コンタクト抵抗が必要以上に増大する。シンタ
リング処理時の温度が３８０℃より低い場合、配線と半
導体とのコンタクト部において、充分なオーミックコン
タクトが得られない。シンタリング処理時の温度が３８
０℃以上４５０℃以下の範囲内にあれば、Ａｌ−Ｓｉ薄
膜から形成された配線は安定したコンタクト抵抗を得る
ことができる。

【００５２】スパッタ時の磁場の放電形状径ＲＢは、前
述したように、好ましくは、配置中心径ＲＷの等倍以上
でありかつ配置中心径ＲＷの１．５倍以下の許容範囲内
の値に選ばれている。磁場の放電形状径ＲＢが、配置中
心径ＲＷの１．２倍以上でありかつ該配置中心径ＲＷの
１．３倍以下の最適範囲内の値に設定されている場合、
最大の効果が得られる。すなわち磁場の放電形状径ＲＢ
が前記最適範囲内の値である場合、Ａｌ−Ｓｉショット
キーダイオードの電気的特性の面内ばらつきを最も小さ
くすることができる。

【００５３】Ａｌ−Ｓｉショットキーダイオードの電気
的特性の面内ばらつきの抑制には、前述したように、磁
場の放電形状径ＲＢが同一であっても磁場の強弱に応じ
て有意差がある。このために、インサイド電流Ｉｉとア
ウトサイド電流Ｉｏとの大きさが０Ａ以上２Ａ以下の許
容範囲内の大きさに設定されていることが、最も好まし
い。これによって、前述のスパッタ時の成膜条件、すな
わち収納容器４内の圧力、スパッタ温度、およびスパッ
タ時パワー値の設定状態に拘わらず、被成膜物８上のＡ
ｌ−Ｓｉ薄膜内のどこの部分を用いて電極２８を形成し
た場合でも、ショットキーダイオードの順方向電圧が、
ショットキーダイオードに要求されている規定範囲を充
分満たすような良好な値になる。

【００５４】このようにインサイド電流Ｉｉとアウトサ
イド電流Ｉｏとを設定した場合、スパッタ時において、
２重磁極型電磁石１１と被成膜物８との間の放電電圧は
４８０Ｖ以上５００Ｖ以下の範囲内の値を示し、２重磁
極型電磁石１１と被成膜物８との間の放電電流は１２Ａ
以上１２．５Ａ以下の範囲内の値を示す。ゆえに、イン
サイド電流Ｉｉおよびアウトサイド電流Ｉｏは、放電電
圧が４８０Ｖ以上５００Ｖ以下の値となる条件、および
放電電流が１２Ａ以上１２．５Ａ以下の範囲内の値とな
る条件のうちの少なくとも一方を満たすように、設定さ
れてもよい。

【００５５】エロージョン径φＢの数値範囲、ならびに
インサイド電流およびアウトサイド電流の数値範囲は、
以下に説明する第１の実験に基づいて定められた。第１
の実験では、図３の半導体装置の製造装置３１を用い、
図５で説明した半導体装置の製造工程に基づいて、ウエ
ハ表面に複数のＡｌ−Ｓｉショットキーダイオードを形
成し、形成された各Ａｌ−Ｓｉショットキーダイオード
の順方向電圧ＶＦを測定している。

【００５６】Ａｌ−Ｓｉショットキーダイオード形成時
のインサイド電流Ｉｉおよびアウトサイド電流Ｉｏの組
合わせは、エロージョン径変更のために、ウエハ毎に変
更した。エロージョン径φＢは、９０ｍｍ以上１６０ｍ
ｍ以下の範囲内で１０ｍｍ刻みに変更している。さらに
マグネット電流Ｉ、すなわちインサイド電流Ｉｉは、
１．５Ａ、２．０Ａ、４．０Ａの３通りに設定してい
る。さらに、エロージョン径を変化させるために、アウ
トサイド電流Ｉｏを変化させている。第１の実験におい
て、Ａｌ−Ｓｉのシリコン含有率は１重量％であり、収
納容器４内の真空度は０．６Ｐａに設定され、スパッタ
温度は１１０℃に設定され、スパッタ時パワー値は６ｋ
Ｗに設定され、ターゲット３とウエハ８との距離Ｄは５
５ｍｍに設定され、シンタリング温度は４２０℃に設定
されている。被成膜物８となるウエハは４インチのシリ
コンウエハであり、直径は１００ｍｍである。

【００５７】１枚のウエハにおいて、測定対象のＡｌ−
Ｓｉショットキーダイオードは、ウエハの先端部、ウエ
ハの中央部、およびウエハのファセット部の３つの測定
部内に、それぞれ形成されている。ウエハの先端部４
１、ウエハの中央部４２、およびウエハのファセット部
４３は、図６に示すように、ウエハ４４の中心線４５に
ほぼ平行に並んでいる。中央部４２はウエハ４４の中心
近傍に位置し、先端部４１およびファセット部４３は、
ウエハ４４の端と中心線４５との交点近傍にそれぞれ位
置する。各測定部４１，４２，４３内のＡｌ−Ｓｉショ
ットキーダイオードの電極の面積は、１００μｍ×１０
０μｍである。各測定部内のＡｌ−Ｓｉショットキーダ
イオードの順方向電圧は、１０μＡの電流を、該Ａｌ−
Ｓｉショットキーダイオードに流した場合の電圧値によ
って、規定している。

【００５８】図７は、第１の実験において測定されたＡ
ｌ−Ｓｉショットキーダイオードの順方向電圧ＶＦと、
該Ａｌ−Ｓｉショットキーダイオードの電極形成時のエ
ロージョン径φと、該電極形成時のマグネット電流との
関係を表すグラフである。図７のグラフ５１は、マグネ
ット電流Ｉが４．０Ａの場合のエロージョン径φＢと順
方向電圧ＶＦとの関係を近似する。図７のグラフ５２
は、マグネット電流Ｉが２．０Ａの場合のエロージョン
径φＢと順方向電圧ＶＦとの関係を近似する。図７のグ
ラフ５３は、マグネット電流Ｉが１．５Ａの場合のエロ
ージョン径φＢと順方向電圧ＶＦとの関係を近似する。
図７の３本のグラフ５１〜５３は、上述の３つの各場合
の順方向電圧ＶＦの測定結果に基づき、最小二乗法を用
いて求められている。

【００５９】なお図７には、第１の実験時に設定された
各エロージョン径φＢを実現するためのマグネット電流
比Ｉｉ／Ｉｏを併記している。また図７において、１枚
のウエハ内に形成されるＡｌ−Ｓｉショットキーダイオ
ードの順方向電圧ＶＦのばらつきを示すために、ウエハ
毎に、ウエハ内のＡｌ−Ｓｉショットキーダイオードの
順方向電圧ＶＦの最大値および最小値をプロットして線
分で結び、かつウエハ内のＡｌ−Ｓｉショットキーダイ
オードの順方向電圧ＶＦの平均値を黒丸でプロットして
いる。順方向電圧ＶＦの最大値および最小値を両端とす
る線分が長いほど、１枚のウエハ内に形成されるＡｌ−
Ｓｉショットキーダイオードの順方向電圧ＶＦのばらつ
き、すなわち順方向電圧ＶＦの面内ばらつきが大きい。

【００６０】図７から分かるように、エロージョン径φ
Ｂが相互に等しいならば、マグネット電流Ｉが大きいほ
ど、Ａｌ−Ｓｉショットキーダイオードの順方向電圧Ｖ
Ｆの面内ばらつきが大きくなっている。マグネット電流
Ｉが２Ａを越える場合、順方向電圧ＶＦの面内ばらつき
は、ショットキーダイオードの信頼性を損なう程に増大
する。ゆえにマグネット電流Ｉが０Ａ以上２Ａ以下であ
れば、順方向電圧ＶＦの面内ばらつきに起因する集積回
路の信頼性の低下を、防止することができる。ゆえにイ
ンサイド電流Ｉｉおよびアウトサイド電流Ｉｏの大きさ
は、０Ａ以上２Ａ以下であることが好ましい。

【００６１】図７から分かるように、エロージョン径φ
Ｂが相互に等しいならば、マグネット電流Ｉが大きいほ
ど、Ａｌ−Ｓｉショットキーダイオードの順方向電圧Ｖ
Ｆの平均値は小さくなっている。マグネット電流Ｉが相
互に等しい場合、Ａｌ−Ｓｉショットキーダイオードの
順方向電圧ＶＦとエロージョン径φＢとの関係は、２次
関数のグラフで近似される。順方向電圧ＶＦとエロージ
ョン径φＢとの近似グラフにおいて、順方向電圧ＶＦの
最下点は、マグネット電流Ｉにかかわらず、エロージョ
ン径φＢが１２０ｍｍ以上１３０ｍｍ以下の範囲にあ
る。マグネット電流Ｉを小さくするほど、近似グラフの
最下点は小さくなる。これによって、エロージョン径φ
Ｂが１２０ｍｍ以上１３０ｍｍ以下の範囲内の値に近付
くほど、ショットキーダイオードの順方向電圧ＶＦは小
さくなり、マグネット電流Ｉを小さく設定するほど、順
方向電圧ＶＦは小さくなることが分かる。近似グラフの
順方向電圧ＶＦの最下点は、マグネット電流Ｉを小さく
するほど小さくなるが、おおよそ２５０ｍＶ程度で落着
く。

【００６２】集積回路に用いられるＡｌ−Ｓｉショット
キーダイオードは、一般的には、０ｍＶ以上３８０ｍＶ
以下である要求範囲内の順方向電圧ＶＦを有している必
要がある。図７から分かるように、マグネット電流Ｉが
０Ａ以上２．０Ａ以下であるならば、エロージョン径が
１００ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲ＷＥ１である場
合、Ａｌ−Ｓｉショットキーダイオードの順方向電圧Ｖ
Ｆが３８０ｍＶ以下になっている。第１の実験ではウエ
ハの直径が１００ｍｍになっている。これらの結果、エ
ロージョン径がウエハ直径の等倍以上１．５倍以下であ
る場合、すなわち磁場の放射形状径ＲＢがウエハ半径の
等倍以上１．５倍以下である場合、Ａｌ−Ｓｉショット
キーダイオードは要求される順方向電圧を有することが
できる。

【００６３】図７から分かるように、マグネット電流Ｉ
が相互に等しいならば、エロージョン径φＢが０ｍｍ以
上１２０ｍｍ未満の範囲ＷＥ２内にある場合、エロージ
ョン径φＢが大きくなるほど、Ａｌ−Ｓｉショットキー
ダイオードの順方向電圧ＶＦの面内ばらつきが小さくな
り、エロージョン径φＢが１２０ｍｍ以上１３０ｍｍ以
下の範囲内の値である場合に面内ばらつきが最小にな
り、エロージョン径φＢが１２０ｍｍより大きい範囲内
にある場合、エロージョン径φＢが大きくなるほど面内
ばらつきが大きくなる。また前述したように、エロージ
ョン径φＢが相互に等しいならば、マグネット電流Ｉが
大きいほど、順方向電圧ＶＦの面内ばらつきが大きくな
る。これによって、エロージョン径φＢを１２０ｍｍ以
上１３０ｍｍ以下の範囲内の値に近付けるほど順方向電
圧ＶＦの面内ばらつきは減少し、マグネット電流Ｉを小
さく設定するほど面内ばらつきは減少することが分か
る。ゆえにエロージョン径φＢは、１２０ｍｍ以上１３
０ｍｍ以下の範囲内の値に設定されることがより好まし
い。

【００６４】以上説明した理由に基づき、マグネット電
流Ｉが０Ａ以上２Ａ以下であるならば、エロージョン径
φＢが１２０ｍｍ以上１３０ｍｍ以下の範囲内の値であ
る場合、Ａｌ−Ｓｉショットキーダイオードの順方向電
圧ＶＦが最も小さくなり、かつ順方向電圧ＶＦの面内ば
らつきが最も少なくなる。ゆえに、マグネット電流Ｉを
０Ａ以上２Ａ以下の範囲内の値に設定し、かつエロージ
ョン径φＢが１２０ｍｍ以上１３０ｍｍ以下の範囲内の
値になるようにマグネット電流比Ｉｉ／Ｉｏを定めたな
らば、Ａｌ−Ｓｉショットキーダイオードの順方向電圧
ＶＦが、０ｍＶ以上３８０ｍＶ以下である要求範囲内を
充分に満たし、かつ順方向電圧ＶＦの面内ばらつきが極
めて少なくなる。たとえばマグネット電流Ｉが２Ａであ
るならば、エロージョン径φＢが１２０ｍｍ以上１３０
ｍｍ以下の範囲内の値である場合、Ａｌ−Ｓｉショット
キーダイオードの順方向電圧ＶＦが３００ｍＶになり、
かつ順方向電圧ＶＦの面内ばらつきが最少になる。マグ
ネット電流Ｉは小さいほど好ましい。

【００６５】本実施の形態の薄膜製造方法と従来技術の
薄膜製造方法とを比較するために、以下に説明する第２
の実験を行った。第２の実験では、図３の半導体装置の
製造装置３１を用い、図５で説明した半導体装置製造工
程に基づいて、ウエハ表面に複数のＡｌ−Ｓｉショット
キーダイオードを形成し、形成された各Ａｌ−Ｓｉショ
ットキーダイオードの順方向電圧ＶＦを測定している。
図５の工程内のＡｌ−Ｓｉ薄膜製造工程における成膜条
件としては、本実施の形態の薄膜製造方法における成膜
条件と、従来技術の薄膜製造方法における成膜条件と
が、それぞれ用いられている。

【００６６】表１は、本実施の形態および従来技術の薄
膜製造方法における成膜条件を示す。表１に示す成膜条
件以外のＡｌ−Ｓｉショットキーダイオードの形成条件
およびＡｌ−Ｓｉショットキーダイオードの製造工程
は、第１の実験における形成条件および製造工程と等し
い。Ａｌ−Ｓｉショットキーダイオードの順方向電圧Ｖ
Ｆの測定方法は、第１の実験における順方向電圧ＶＦの
測定方法と等しい。

【００６７】

【表１】

【００６８】表２は、第２の実験において、ウエハ内の
３カ所の測定部内のＡｌ−Ｓｉショットキーダイオード
の順方向電圧ＶＦを示す。表２から分かるように、本実
施の形態の薄膜成膜条件が用いられた場合のＡｌ−Ｓｉ
ショットキーダイオードの順方向電圧の面内ばらつき
は、従来技術の薄膜成膜条件が用いられた場合のＡｌ−
Ｓｉショットキーダイオードの順方向電圧の面内ばらつ
きよりも充分小さい。前者の場合の面内ばらつきは、後
者の場合の面内ばらつきの５分の２以上７分の２以下
に、おおよそなっている。このように本実施の形態の薄
膜成膜条件が用いられる場合、従来技術の薄膜成膜条件
が用いられる場合よりも、順方向電圧の面内ばらつきを
充分に押えることができる。また表２から分かるよう
に、本実施の形態の薄膜成膜条件が用いられた場合のＡ
ｌ−Ｓｉショットキーダイオードの順方向電圧は、ウエ
ハ内のどの位置でも、従来技術の薄膜成膜条件が用いら
れた場合のＡｌ−Ｓｉショットキーダイオードの順方向
電圧よりも小さい。ゆえに本実施の形態の薄膜成膜条件
のほうが、従来技術の薄膜成膜条件よりも好ましい。

【００６９】

【表２】

【００７０】以上に説明した通り、本実施の形態によれ
ば、ショットキーダイオードの電気的特性、とりわけ順
方向電圧ＶＦの面内ばらつきの改善には、スパッタリン
グ工程におけるＡｌ−Ｓｉ薄膜の成膜条件のうち、磁場
の条件を最適に設定することが、最も効果がある。本実
施の形態の半導体装置の製造方法によれば、ショットキ
ーダイオードの電極の元となる薄膜成膜時に、２重磁極
型電磁石を有するマグネトロンスパッタ装置内の磁場の
エロージョン径φＢを、被成膜物の直径の等倍以上かつ
該直径の１．５倍の範囲内の値とし、２重磁極型電磁石
内の２つの各電磁石コイルに流す電流の大きさをそれぞ
れ０Ａ以上２Ａ以下の範囲の値とし、該２つの電磁石コ
イルにそれぞれ流れる電流を同比率とし、磁場を常に所
定の強さで偏心なく保持する。以上の半導体装置の製造
方法によって製造された半導体装置は、信頼性が高くな
る。半導体装置の製造時に、該半導体装置の再現性が高
くなる。

【００７１】本発明の実施の形態の薄膜製造方法の成膜
条件のうち、ターゲット３と被成膜物８との間隔Ｄの条
件は、以下の第３の実験に基づいて定められた。第３の
実験では、間隔Ｄだけを可変とし、他の成膜条件につい
ては本実施の形態に記載した数値条件を用いて、複数枚
のＡｌ−Ｓｉ薄膜を成膜し、該Ａｌ−Ｓｉ薄膜の膜厚の
面内ばらつきを算出した。単一のＡｌ−Ｓｉ薄膜におけ
る膜厚の測定点は、図７に示すように、ウエハ４４の中
央部４２と、ウエハ４４の周辺部四方の４カ所４１，４
３，４６，４７との計５カ所である。

【００７２】図８は、第３の実験において測定されたＡ
ｌ−Ｓｉ薄膜の膜厚の面内ばらつきと、ターゲット３と
被成膜物８との間隔Ｄとの関係を示すグラフである。図
８から分かるように、間隔Ｄが４５ｍｍ以上６０ｍｍ以
下の範囲内の値に設定される場合、Ａｌ−Ｓｉ薄膜の膜
厚の面内ばらつきが±３％以内になっている。Ａｌ−Ｓ
ｉ薄膜の量産使用の目安としては、膜厚の面内ばらつき
が±５％以内に収まればよいので、間隔Ｄが４５ｍｍ以
上６０ｍｍ以下の範囲内の値に設定される場合、量産に
充分使用することができる均一性が確保されている。ま
た図８から分かるように、間隔Ｄが４５ｍｍ以上５５ｍ
ｍ以下の範囲内の値に設定される場合、Ａｌ−Ｓｉ薄膜
の膜厚の面内ばらつきが±１％以内になっている。ゆえ
に、間隔Ｄが４５ｍｍ以上５５ｍｍ以下の範囲内の値に
設定される場合、Ａｌ−Ｓｉ薄膜の膜厚の面内ばらつき
がさらに抑えられるため、膜厚がさらに均一な膜厚を得
ることができるので、好ましい。

【００７３】以上説明した半導体装置の製造方法、薄膜
製造方法、およびマグネトロンスパッタ装置は、本発明
の半導体装置の製造方法、薄膜製造方法、およびマグネ
トロンスパッタ装置の例示であり、主要な構成が等しけ
れば、他の様々な形で実行することができる。特に、半
導体装置および薄膜の製造方法の詳細な処理は、薄膜成
膜時の磁場が上述説明の磁場条件を満たすならば、本実
施の形態の説明の処理に限らず、他の処理によって実現
されてもよい。またマグネトロンスパッタ装置の詳細な
構成は、磁場が上述の説明の条件を満たすように形成さ
れるならば、図１の構成に限らず他の構成によって実現
されてもよい。

【００７４】磁力源は、磁場の放電形状径を所定範囲内
の径にすることができる構成であれば、２重磁極型電磁
石を備えた構成以外の他の構成、たとえば永久磁石を用
いた構成であってもよい。被成膜物８の形状が可変であ
るならば、磁力源は、磁場の強さおよび磁場の形状を可
変可能である構成であることが好ましい。被成膜物８の
形状は、略円板状の板に限らず他の形状でもよく、被成
膜物の材質もシリコンに限らない。プラズマの原料気体
は、アルゴンガスに限らない。

【００７５】ターゲットの材質は、電極の材料となり、
かつスパッタリングが可能である物質であるならば、Ａ
ｌ−Ｓｉに限らず他の物質であってもよい。本実施の形
態で説明した磁場の条件は、Ａｌ−Ｓｉに対して最も有
効である。ショットキーダイオードの電極がスパッタ法
を用いて成膜されたＡｌ−Ｓｉ薄膜から形成される場
合、該電極が他の材質から形成される場合、および該電
極が他の薄膜形成方法を用いて成膜された薄膜から形成
される場合よりも、電極の段差被膜性、電極の膜厚の均
一性、および電極の膜質の均一性が優れているので、好
ましい。

【００７６】上述の薄膜製造方法によって成膜された導
電性材料の薄膜は、ショットキーダイオードの電極に限
らず、他の部品、たとえば集積回路内の配線や電極に加
工されてもよい。また上述の薄膜製造方法を用いて成膜
された薄膜を電極としたショットキー接合を有する半導
体装置は、ショットキーダイオードに限らず、他の構成
の半導体装置でもよい。

【００７７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、マグネト
ロンスパッタ装置を用いた薄膜の製造方法において、磁
場の放電形状径が、被成膜物の端から磁場の中心軸まで
の最大距離の等倍以上でありかつ該最大距離の１．５倍
以下の範囲内の値になっている。このような磁場条件下
で被成膜物に成膜された薄膜を加工して半導体装置の構
成部品を得たならば、該半導体装置の電気的特性のばら
つきを改善することができる。また本発明によれば、前
記磁場の放電形状径は、被成膜物の端から磁場の中心軸
までの最大距離の１．２倍以上でありかつ該最大距離の
１．３倍以下の範囲内の値になっている。これによっ
て、半導体装置の電気的特性のばらつきを、さらに改善
することができる。

【００７８】さらにまた本発明によれば、マグネトロン
スパッタ装置は、２重磁極型電磁石を磁力源として有し
ている。このようなマグネトロンスパッタ装置を用いた
薄膜の製造方法において、２つの電磁石コイルに流れる
電流は、偏心のない磁場が形成されるように、それぞれ
選ばれている。また本発明によれば、２重磁極型電磁石
を有するマグネトロンスパッタ装置を用いた薄膜の製造
方法において、各電磁石コイルにそれぞれ流れる電流
は、スパッタが行われる間、常に規定の値に保持され
る。さらにまた本発明によれば、２重磁極型電磁石を有
するマグネトロンスパッタ装置を用いた薄膜の製造方法
において、各電磁石コイルに流れる電流の大きさは、０
Ａ以上でかつ２Ａ以下の範囲内の値に選ばれている。薄
膜形成時に、磁場の放電形状径の条件に加えて、これら
３つの条件のうちの少なくとも１つを満たす場合、成膜
された薄膜を加工して半導体装置の構成部品を得るなら
ば、半導体装置の電気的特性のばらつきを、さらに改善
することができる。

【００７９】また以上のように本発明によれば、ショッ
トキー接合を有する半導体装置の製造方法において、半
導体装置が備える電極は、上述の薄膜の製造方法を用い
て成膜された薄膜を加工することによって得られる。こ
れによって、製造された半導体装置の電気的特性のばら
つきを改善することができる。さらにまた以上のように
本発明によれば、マグネトロンスパッタ装置において、
磁場の放電形状径が、被成膜物の端から磁場の中心軸ま
での最大距離の等倍以上でありかつ該最大距離の１．５
倍以下の範囲内の値に選ばれている。このようなマグネ
トロンスパッタ装置を用いて被成膜物上に成膜された薄
膜を加工して半導体装置の構成部品を得たならば、半導
体装置の電気的特性のばらつきを改善することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態である薄膜の製造方法を
実行するマグネトロンスパッタ装置１の断面図である。

【図２】図１のマグネトロンスパッタ装置１のＡ−Ａ端
面図である。

【図３】図１のマグネトロンスパッタ装置１を備えた半
導体素子製造装置３１の平面図である。

【図４】図１のマグネトロンスパッタ装置を用いて成膜
された薄膜を用いて製造されるショットキーダイオード
２２を示す図である。

【図５】図１のマグネトロンスパッタ装置を使用して図
４のショットキーダイオード２２を製造する工程を示す
工程図である。

【図６】単一のシリコンウエハにおいて、順方向電圧Ｖ
Ｆが測定されたショットキーダイオード２２の位置を示
すための、シリコンウエハの平面図である。

【図７】 ショットキーダイオード２２の順方向電圧Ｖ
Ｆと、エロージョン径φＢと、２重磁極型電磁石の２つ
の電磁石コイルに供給される電流Ｉｉ，Ｉｏとの関係を
示すグラフである。

【図８】 Ａｌ−Ｓｉ薄膜の膜厚の面内ばらつきと、タ
ーゲット３と被成膜物８との間隔Ｄとの関係を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１ マグネトロンスパッタ装置 ３ ターゲット ４ 収納容器 ５ 電力源 ６ 磁力源 ８ 被成膜物 １１ ２重磁極型電磁石 １３，１４ 電磁石コイル ２２ ショットキーダイオード ２８ 電極

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薄膜の材料から成るターゲット、プラズ
   マの原料である気体とターゲットと被成膜物とを収納す
   る収納容器、ターゲットと被成膜物との間に電場を生じ
   させる電力源、および、電場に直交する磁場を生じさせ
   る磁力源とを含むマグネトロンスパッタ装置を用いた薄
   膜の製造方法において、 磁場の放電形状径が、被成膜物の端から磁場の中心軸ま
   での最大距離の等倍以上でありかつ該最大距離の１．５
   倍以下の範囲内の値に選ばれていることを特徴とする薄
   膜の製造方法。
2. 【請求項２】 前記磁場の放電形状径が、前記被成膜物
   の端から前記磁場の中心軸までの最大距離の１．２倍以
   上でありかつ該最大距離の１．３倍以下の範囲内の値に
   選ばれていることを特徴とする請求項１記載の薄膜の製
   造方法。
3. 【請求項３】 前記磁力源は、同心円状に配置された円
   筒状の２つの電磁石コイルからなる２重磁極型電磁石を
   有し、 各電磁石コイルに流れる電流は、偏心のない磁場が形成
   されるように、それぞれ定められていることを特徴とす
   る請求項１記載の薄膜の製造方法。
4. 【請求項４】 前記磁力源は、同心円状に配置された円
   筒状の２つの電磁石コイルからなる２重磁極型電磁石を
   有し、 各電磁石コイルにそれぞれ流れる電流の大きさは、スパ
   ッタが行われる間、各電磁石コイル毎に予め定められた
   値に常に保持されることを特徴とする請求項１記載の薄
   膜の製造方法。
5. 【請求項５】 前記磁力源は、同心円状に配置された円
   筒状の２つの電磁石コイルからなる２重磁極型電磁石を
   有し、 各電磁石コイルに流れる電流の大きさは、０Ａ以上２Ａ
   以下の範囲内の値であることを特徴とする請求項１記載
   の薄膜の製造方法。
6. 【請求項６】 ショットキー接合を有する半導体装置の
   製造方法において、請求項１〜請求項５のうちのいずれ
   かに記載の薄膜の製造方法を用いて、導電性材料からな
   る薄膜を、半導体材料からなる基板表面に成膜する工程
   と、 成膜された薄膜をパターン形成して、前記半導体装置の
   電極を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装
   置の製造方法。
7. 【請求項７】 薄膜の材料からなるターゲット、プラズ
   マの原料である気体とターゲットと被成膜物とを収納す
   る収納容器、ターゲットと被成膜物との間に電場を生じ
   させる電力源、および、電場に直交する磁場を生じさせ
   る磁力源とを含むマグネトロンスパッタ装置において、 磁場の放電形状径が、被成膜物の端から磁場の中心軸ま
   での最大距離の等倍以上でありかつ該最大距離の１．５
   倍以下の範囲内の値に選ばれていることを特徴とするマ
   グネトロンスパッタ装置。