JPH03240945A - 金属薄膜の形成法 - Google Patents

金属薄膜の形成法

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JPH03240945A
JPH03240945A JP3703590A JP3703590A JPH03240945A JP H03240945 A JPH03240945 A JP H03240945A JP 3703590 A JP3703590 A JP 3703590A JP 3703590 A JP3703590 A JP 3703590A JP H03240945 A JPH03240945 A JP H03240945A
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JP
Japan
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thin film
metal thin
metal
thin
metal film
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Pending
Application number
JP3703590A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinichi Ofuji
大藤 晋一
Mitsuo Tsukada
塚田 光男
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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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、非晶質絶縁体基板または非晶質絶縁体層上に
配線層、電極層などの導電性層としての金属薄膜が形成
されている構成を有する半導体装置を製造する場合に適
用し得る、非晶質絶縁体基板または非晶質絶縁体層上に
、蒸着法またはスパッタリング法によって、金属薄膜を
形成する方法に関する。
【従来の技術】
従来、第3図に示すように、予め用意された3iでなる
基板本体2の表面側に乾燥酸素ガス雰囲気中での熱酸化
処理によって形成された5102でなる非晶質絶縁体層
3を有する基板1を予め用意しく第3図A)、その基板
1上、従って非晶質絶縁体層3上に、A1でなる金属簿
[14を、非晶質絶縁体113に対し温度を与えた電子
ビーム蒸着法によって、目的とする金Li1l躾として
形成する(第3図B)、金属薄膜の形成法が提案されて
いる。 このような従来の金属S*の形成法によれば、目的とす
る金属薄膜4(AIでなる)が、非晶質絶縁体層3 (
S + 02でなる)上に直接的に形成されることから
、多結晶金属(A1〉でなる金属薄膜として形成される
が、その多結晶A1は、第4図に示すように、金属?1
膜4を形成する工程(第3図B〉における非晶質絶縁体
層3に対する温度(’C)に依存した平均結晶粒径(μ
m)を有する。 従って、第3図に示す従来の金属薄膜の形成法によれば
、金属薄膜4を形成する工程(第3図B〉において、非
晶質絶縁体層3に対する温度を高くすることによって、
目的とする金属薄膜4を比較的大きな平均結晶粒径を有
する多結晶金属でなる金属N膜として形成することがで
きる。
【発明が解決しようとする課題] しかしながら、第3図に示す従来の金属薄膜の形成法の
場合、金属薄膜4を形成する工程(第3図B〉において
、非晶質絶縁体層3に与える温度が、金属薄膜4の金属
材料(A1)の融点以下に制限されることから、非晶質
絶縁体層3に与える温度を、金属薄膜4の金属材料(A
1)の融点に近い600℃のような高い温度にしても、
目的とする金lie膜4を、第4図に示すように、たか
だか、1.5μmの平均結晶粒径しか有しない多結晶金
属でなる金属薄膜としてしか形成することができない。 また、第3図に示す従来の金1!AWIIIの形成法の
場合、非晶質絶縁体113(Sin2でなる〉と金属薄
膜4になる金属材料(A1〉との間の付着力が比較的弱
いことから、金属薄膜4が、非晶質絶縁体層3上に小さ
な島状の膜が多数分散して形成され、そして、それら島
状の膜が、時間とともに大きくなり、隣る島状の膜が、
互に連接する、という機構で形成される。 このため、金属薄膜4をできるだけ平均結晶粒径の大き
な多結晶金属でなるものとして形成するために、金属薄
膜4を形成する工程(第、3図B〉において非晶質絶縁
体層3に与えられる温度を300℃以上のような比較的
高い温度とする場合、金属薄膜4を比較的厚い厚さに形
成しても、上述した隣る島状の膜が、それら間に隙間を
残すことなしに連接する、には到らず、よって、金属薄
膜4が、有孔構造を有するものとして形成される。 さらに、第3図に示す従来の金属薄、躾の形成法の場合
、金属薄膜4を形成する工程(第3図B)において非晶
質絶縁体層3に与える温度を300℃以下のような比較
的低い温度にすれば、金属薄膜4を、無孔構造またはそ
れに近い構造を有するものとして形成することができる
が、この場合、金属薄膜4が、第4図からも明らかなよ
うに、平均結晶粒径の小さな多結晶金属でなるものとし
てしか形成されない。 ところで、金属薄膜4が比較的小さな平均結晶粒径を有
する多結晶金属でなるものとして形成されている場合、
その金属薄膜4は、比較的大きな平均結晶粒径を有する
多結晶金属でなるものとして形成されている場合に比し
高い電気的抵抗を呈するとともにエレクトロマイグレー
ションが生じゃ、すい。また、金属薄膜4が有孔構造を
有するものとして形成される場合、その金属薄膜4は、
無孔構造を有するものとして形成されている場合に比し
高い電気的抵抗を呈する。 以上のことから、従来の金
属薄膜の形成法の場合、目的とする金属薄膜4を、十分
低い電気抵抗を有するとともにエレクトロマイグレーシ
ョンの生じ難いものとして形成することができない、と
いう欠点を有していた。 よって、本発明は、上述した欠点のない、新規な金属薄
膜の形成法を提案せんとするものである。 【課履を解決するための手段】 本発明による金属薄膜の形成法は、■非晶質絶縁体基板
または非晶質絶縁体層上に、第1の金属薄膜を、上記非
晶質絶縁体基板または非晶質絶縁体層に対し絶対温度で
みて上記第1の金属薄膜の金属材料の融点の1/3以下
の比較的低い温度を与えた第1の蒸着法またはスパッタ
リング法によって、比較的薄い厚さを有し且つ無孔構造
またはそれに近い構造を有するものとして形成する工程
と、■上記第1の金属薄膜上に、上記第1の金属薄膜の
金属材料と等しいまたはほぼ等しい格子定数を有する金
属材料でなる第2の金属薄膜を、上記第1の金属薄膜に
対し絶対温度でみて上記第2の金属?11Iの金属材料
の融点の1i2以上の比較的高い温度を与えた第2の蒸
着法またはスパッタリング法によって、上記第1の金属
薄膜に比し十分厚い厚さを有し且つ無孔構造またはそれ
に近い構造を有するとともに比較的大きな平均結晶粒径
を有する多結晶金属乃至単結晶金属でなるものとして形
成する工程とを有する。
【作用・効果】
本発明による金a薄膜の形成法によれば、第質絶縁体基
板または非晶質絶縁体層に対し絶対温度でみて第1の金
属薄膜の金属材料の融点の1/3以下の比較的低い温度
」とする、その「絶対温度でみた第1の金属簿膜の金属
材料の融点の173」という温度は、第1の金属薄膜が
非晶質絶縁体基板または非晶質絶縁体層上に形成される
過程において第1の金属薄膜の金属材料が非晶質絶縁体
基板または非晶質絶縁体層の表面で拡散するのが大きく
制限される再結晶温度に近似している温度である。 このため、第1の金jiiJilを、比較的薄い厚さを
有し且つ無孔構造またはそれに近い構造を有するものと
して、容易に形成することができる。 また、第2の金属薄膜を形成する工程における、「第1
の金属薄膜に対し絶対1度でみて第2の金属薄膜の金属
材料の融点の1i2以上の温度」とする、その「絶対温
度でみた第2の金属薄膜の金属材料の融点の1i2以上
の温度」は、第2の金WA薄膜の金属材料が、第1の金
属薄膜上で、顕著に自己拡散できる温度である。 このため、第2の金属薄膜を、第1の金属薄膜に比し十
分厚い厚さを有し且つ無孔構造またはそれに近い構造を
有するとともに比較的大きな平均結晶粒径を有する多結
晶金属乃至単結晶金属でなるものとして、容易に形成す
ることができる。 従って、本発明による金属1iIsの形成法によれば、
第2の金属薄膜を、十分低い電気的抵抗を有するととも
にエレクトロマイグレーションの生じ難い、目的とする
金属薄膜として、容易に形成することができる。
【実施例】
次に、第1図を伴って、本発明による金属薄膜の形成法
の実施例を述べよう。 第1図において、第3図との対応部分には同一符号を付
して示す。 第1図に示す本発明による金属薄膜の形成法では、次に
述べる順次の工程をとって、目的とする金属薄膜を形成
した。 すなわち、第3図Aで前述したと同様の、予め用意され
た3iでなる基板本体2の表面側に乾燥酸素ガス雰囲気
中での熱酸化処理によって形成された5i02でなる非
晶質絶縁体[13を有する基板1を予め用意した〈第1
図A〉。 そして、その基板1上、従って非晶質絶縁体層3上に、
A1でなる第1の金属1115を、非晶質絶縁体層3に
対し絶対温度でみて第1の金属薄膜5の金属材料(A1
〉の融点の1/3以下の温度である25℃の温度を与え
た、1×10’ Torrの真空中での電子ビーム蒸着
法によって、0.5nm/秒の速度で、比較的薄い厚さ
に形成した(第1図B)。 次に、第1の金属薄膜5上に、第1の金属薄膜5の金属
材料(A I )と等しい格子定数を有する金属材料で
あるAIでなる第2の金属簿膜4を、第1の金属薄膜4
に対し絶対温度でみて第2の金属薄114の金属材料(
A1)の融点の1i2以上の温度である500℃の温度
を与えた、第1の金属薄膜5を形成したときと同じ真空
中での同様の電子ビーム蒸着法によって、第1の金属薄
膜5の厚さとの和でみて0.5μmの厚さに、目的とす
る金属薄膜として形成した(第1図C)。 以上が、本発明による金属薄膜の形成法の実施例である
。 このような本発明による金属薄膜の形成法の実施例によ
れば、第2図に示すように、第1の金属薄膜5を10n
mの厚さに形成した場合、第2の金属11!4が、1.
5μmの多結晶粒径を有する多結晶金属(A1)でなる
ものとして形成され、また、第1の金属薄膜5を200
mの厚さに形成した場合、第2の金属薄膜4が、1.6
5μmの多結晶粒径を有する多結晶金属でなるものとし
て形成されたが、第1の金属薄膜5を40nmの厚さに
形成した場合、第2の金a薄114が、2.0μmの多
結晶粒径を有する多結晶金属でなるものとして形成され
、また、第1の金属薄膜5を1100nの厚さに形成し
た場合、第2の金属薄膜4が、2.0μmの多結晶粒径
を有する多結晶金属でなるものとして形成された。 また、第1の金属薄膜5を10nmの厚さに形成した場
合及び20nmの厚さに形成した場合、第2の金属薄1
14が、X線光電子分光法によって、有孔構造を有して
いると認められたが、第1の金属薄膜5を4Qnmの厚
さに形成した場合及び1100nの厚さに形成した場合
、第2の金属薄膜4が、同じX線光電子分光法によって
、無孔構造を有していると確認された。 以上のことから、第1図に示す本発明による金属薄膜の
形成法によれば、第2の金II薄膜4を、第3図で前述
した従来の金属薄膜の形成法によって形成される金属薄
膜に比し十分低い電気的抵抗を有するとともにエレクト
0マイグレーシヨンの生じ難い、目的とする金属i1躾
として、容易に形成することができることが明らかであ
ろう。 なお、上述した実施例においては、第1の金属111m
15を、SiO2でなる非晶質絶縁体層3上に形成した
場合につき述べたが、S r 02以外の材料でなる非
晶質絶縁体層上に形成したり、非晶質絶縁体基板上に形
成したりしても;上述した本発明による実施例の場合と
同様の作用効果が得られることは明らかであろう。 また、上述した実施例においては、第1の金属ll15
及び第2の金属薄膜4をAIでなるものとして形成した
場合につき述べたが、第1.の金属薄膜5をAIでなる
ものとして形成するとき、第2の金1Km114を、A
1とほぼ等しい格子定数を有するAI化合物でなるもの
として形成したり、第1の金属簿膜5をA1以外の金属
材料で形成し、第2の金属薄膜4をこの場合の第1の金
属薄膜の金属材料と等しいまたはほぼ等しい格子定数を
有する金属材料で形成したりしても、上述した本発明に
よる実施例の場合と同様の作用効果が得られることも明
らかであろう。 さらに、上述した実施例においては、第1の金属薄膜5
土に、・第2の金属!1114の単層を形成する場合に
つき述べたが、第1の金m1ll膜5上に、第2の金属
薄膜4と同様の複数の金属薄膜を、目的とする金属薄膜
として、上述した第2の金属薄膜4を形成する場合と同
様の工程で、順次形成して、も、上述した本発明による
実施例の場合と同様の作用効果が得られることも明らか
であろう。 また、上述した実施例においては、第1の金属1115
及び第2の金属薄膜4を、電子ビーム蒸着法によって形
成する場合を述べたが、それら第1の金属薄膜5及び第
2の金属1115を、他の種々の蒸着法によって形成し
ても、さらにはスパッタリング法によって形成しても、
上述した本発明による実施例の場合と同様の作用効果が
得られるこ゛とも明らかであろう。 その他、本発明の精神を脱することなしに、種々の変型
、変更をなし得るであろう。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による金属薄膜の形成法を示す、順次
の工程における路線的断面図である。 第2図は、その説明に供する第1の金属7!I膜の膜厚
(nm)に対する第2の金属薄膜を構成している多結晶
金属の平均結晶粒径〈μm〉の関係を示す図である。 第3図は、従来の金属薄膜の形成法を示す、順次の工程
における路線的断面図である。 第4図は、その説明に供する、金属薄膜を形成する工程
において、非晶質絶縁体層に与える温度(’C)に対す
る金属薄膜を構成している多結晶金属の平均結晶粒径(
μm)の関係を示す図である。 1・・・・・・・・・・・・・・・基板2・・・・・・
・・・・・・・・・基板本体3・・・・・・・・・・・
・・・・非晶質絶縁体層4.5・・・・・・・・・金属
薄膜

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 非晶質絶縁体基板または非晶質絶縁体層上に、第1の金
    属薄膜を、上記非晶質絶縁体基板または非晶質絶縁体層
    に対し絶対温度でみて上記第1の金属薄膜の金属材料の
    融点の1/3以下の比較的低い温度を与えた第1の蒸着
    法またはスパッタリング法によって、比較的薄い厚さを
    有し且つ無孔構造またはそれに近い構造を有するものと
    して形成する工程と、 上記第1の金属薄膜上に、上記第1の金属薄膜の金属材
    料と等しいまたはほぼ等しい格子定数を有する金属材料
    でなる第2の金属薄膜を、上記第1の金属薄膜に対し絶
    対温度でみて上記第2の金属薄膜の金属材料の融点の1
    /2以上の比較的高い温度を与えた第2の蒸着法または
    スパッタリング法によつて、上記第1の金属薄膜に比し
    十分厚い厚さを有し且つ無孔構造またはそれに近い構造
    を有するとともに比較的大きな平均結晶粒径を有する多
    結晶金属乃至単結晶金属でなるものとして形成する工程
    とを有する多結晶乃至単結晶金属薄膜の形成法。
JP3703590A 1990-02-17 1990-02-17 金属薄膜の形成法 Pending JPH03240945A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5358736A (en) * 1992-03-19 1994-10-25 Fujitsu Limited Method of forming a thin and continuous film of conductive material

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5358736A (en) * 1992-03-19 1994-10-25 Fujitsu Limited Method of forming a thin and continuous film of conductive material

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