JPH04196316A - 薄膜形成方法、半導体装置の製造方法及び薄膜形成装置 - Google Patents
薄膜形成方法、半導体装置の製造方法及び薄膜形成装置Info
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- JPH04196316A JPH04196316A JP32316990A JP32316990A JPH04196316A JP H04196316 A JPH04196316 A JP H04196316A JP 32316990 A JP32316990 A JP 32316990A JP 32316990 A JP32316990 A JP 32316990A JP H04196316 A JPH04196316 A JP H04196316A
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Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
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。
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、化学気相成長(以下、CVDと略す)法とス
パッタリング法を組み合わせることにより薄膜を形成す
る方法、及び半導体装置を製造する方法、並びにこれら
の方法を行なうための薄膜形成装置に関する。
パッタリング法を組み合わせることにより薄膜を形成す
る方法、及び半導体装置を製造する方法、並びにこれら
の方法を行なうための薄膜形成装置に関する。
従来、半導体装置の製造等に際し、CVD法によりタン
グステン(W)、アルミニウム(Aff)等の配線金属
膜を形成することが行なわれていた。
グステン(W)、アルミニウム(Aff)等の配線金属
膜を形成することが行なわれていた。
CVD法で薄膜を形成する方法は、例えば、特開昭62
−219945号に記載の方法が行なわれていた。
−219945号に記載の方法が行なわれていた。
この方法は、配線金属膜としてタングステン(W)。
モリブデン(MO)、或いはこれらの珪化物に限られて
おり、しかも、上記配線金属膜の下敷きとして純金属、
及び珪化物、或いは窒化物の形成が必要である。更に、
下地配線金属膜の材質に制限がある。
おり、しかも、上記配線金属膜の下敷きとして純金属、
及び珪化物、或いは窒化物の形成が必要である。更に、
下地配線金属膜の材質に制限がある。
また、特開昭61−245523号に記載のように、バ
リアメタル膜上にCVD法による純AQ膜を形成し、そ
の上にシリコン、或いはタングステンを含むアルミニウ
ム合金をCVD法により形成する方法がある。このCV
D法によるアルミニウム合金膜の形成方法は、トリイソ
ブチルアルミニウム(TIBA)とシラン系ガス、或い
はフッ化タングステンとの反応によって成長させるため
、成長温度の制御が極めて困難である。更に、反応を利
用した合金膜形成のため、アルミニウム膜中に含まれる
シリコン、或いはタングステンの組成比を制御すること
が極めて困難である。
リアメタル膜上にCVD法による純AQ膜を形成し、そ
の上にシリコン、或いはタングステンを含むアルミニウ
ム合金をCVD法により形成する方法がある。このCV
D法によるアルミニウム合金膜の形成方法は、トリイソ
ブチルアルミニウム(TIBA)とシラン系ガス、或い
はフッ化タングステンとの反応によって成長させるため
、成長温度の制御が極めて困難である。更に、反応を利
用した合金膜形成のため、アルミニウム膜中に含まれる
シリコン、或いはタングステンの組成比を制御すること
が極めて困難である。
さらに、特開昭62−219921号、特開昭63−7
0455号に記載のように、配線金属膜としてアルミニ
ウムーシリコン合金膜を用いた場合、コンタクトホール
底部にシリコン粒が選択的に析出し、コンタクト抵抗が
増大するのを防ぐためにバリアメタルが用いられていた
。
0455号に記載のように、配線金属膜としてアルミニ
ウムーシリコン合金膜を用いた場合、コンタクトホール
底部にシリコン粒が選択的に析出し、コンタクト抵抗が
増大するのを防ぐためにバリアメタルが用いられていた
。
上記の従来のCVD技術は合金膜を形成できるまでには
到っておらず、純金属膜の形成のみである。このため、
LSIの配線にCVD法による純金属膜を用いると、耐
エレクトロマイグレーション特性、耐ストレスマイグレ
ーション特性等の配線の信頼性が劣化するという問題が
あった。
到っておらず、純金属膜の形成のみである。このため、
LSIの配線にCVD法による純金属膜を用いると、耐
エレクトロマイグレーション特性、耐ストレスマイグレ
ーション特性等の配線の信頼性が劣化するという問題が
あった。
本発明の目的は、試料の急峻な段差部においても優れた
被覆形状を有し、且つ、合金膜を形成することによって
、配線層間のスルーホール抵抗の低減、及び耐エレクト
ロマイグレーション特性。
被覆形状を有し、且つ、合金膜を形成することによって
、配線層間のスルーホール抵抗の低減、及び耐エレクト
ロマイグレーション特性。
耐ストレスマイグレーション特性等の配線の信頼性を向
上する薄膜形成方法、半導体装置の製造方法、及びこれ
らの方法を行なうための薄膜形成装置を提供することに
ある。
上する薄膜形成方法、半導体装置の製造方法、及びこれ
らの方法を行なうための薄膜形成装置を提供することに
ある。
上記目的は、(1)化学気相成長法(CVD法)を用い
た薄膜形成方法において、同一真空室内でCVD法によ
る薄膜形成とスパッタリング法による添加物ドーピング
を同時に、或いは交互に行なうことを特徴とする薄膜形
成方法、(2)同一真空室内でプラズマを用いないCV
D法による薄膜形成とスパッタリング法による添加物ド
ーピングを同時に、或いは交互に行なう方法として、ス
バツタリングを行なう側のみプラズマ放電させることを
特徴とする薄膜形成方法、(3)同一真空室内でプラズ
マを用いたCVD法(プラズマCVD法)による薄膜形
成とスパッタリング法による添加物ドーピングを同時に
或いは交互に行なう方法として、プラズマCVDを行な
う側、及びスパッタリングを行なう側を各々独自にプラ
ズマ放電させることを特徴とする薄膜形成方法、(4)
スパッタリングを行なう側のみプラズマ放電させる、或
いは、プラズマCVDを行なう側とスパッタリングを行
なう側を各々独自にプラズマ放電させるために、各々の
プラズマ放電で形成されるイオンシースよりも間隔の狭
い網目状の仕切板を真空室内に設置することを特徴とす
る薄膜形成装置、(5)化学気相成長法(CVD法)を
用いた薄膜形成方法において、同一真空室内でCVD法
による薄膜形成とスパッタリング法による添加物ドーピ
ングを同時に、或いは交互に行なう際、成膜中の添加物
の種類、及び濃度を任意に変更できることを特徴とする
薄膜形成方法、(6)化学気相成長法(CVD法)を用
いた薄膜形成方法において、同一真空室内でCVD法に
よる薄膜形成とスパッタリング法による添加物ドーピン
グを同時に、或いは交互に行なうことにより、形成され
た薄膜中の添加物濃度が、試料の段差によって変化する
ことを特徴とする薄膜形成方法、(7)化学気相成長法
(CVD法)を用いて薄膜を形成する工程を有する半導
体装置の製造方法において、同一真空室内でCVD法に
よる薄膜形成とスパッタリング法による添加物ドーピン
グを同時に、或いは交互に行なうことにより、添加物を
含む薄膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造
方法、(8)化学気相成長法(CVD法)を用いて形成
する金属が、アルミニウム、銅、チタン、タングステン
。
た薄膜形成方法において、同一真空室内でCVD法によ
る薄膜形成とスパッタリング法による添加物ドーピング
を同時に、或いは交互に行なうことを特徴とする薄膜形
成方法、(2)同一真空室内でプラズマを用いないCV
D法による薄膜形成とスパッタリング法による添加物ド
ーピングを同時に、或いは交互に行なう方法として、ス
バツタリングを行なう側のみプラズマ放電させることを
特徴とする薄膜形成方法、(3)同一真空室内でプラズ
マを用いたCVD法(プラズマCVD法)による薄膜形
成とスパッタリング法による添加物ドーピングを同時に
或いは交互に行なう方法として、プラズマCVDを行な
う側、及びスパッタリングを行なう側を各々独自にプラ
ズマ放電させることを特徴とする薄膜形成方法、(4)
スパッタリングを行なう側のみプラズマ放電させる、或
いは、プラズマCVDを行なう側とスパッタリングを行
なう側を各々独自にプラズマ放電させるために、各々の
プラズマ放電で形成されるイオンシースよりも間隔の狭
い網目状の仕切板を真空室内に設置することを特徴とす
る薄膜形成装置、(5)化学気相成長法(CVD法)を
用いた薄膜形成方法において、同一真空室内でCVD法
による薄膜形成とスパッタリング法による添加物ドーピ
ングを同時に、或いは交互に行なう際、成膜中の添加物
の種類、及び濃度を任意に変更できることを特徴とする
薄膜形成方法、(6)化学気相成長法(CVD法)を用
いた薄膜形成方法において、同一真空室内でCVD法に
よる薄膜形成とスパッタリング法による添加物ドーピン
グを同時に、或いは交互に行なうことにより、形成され
た薄膜中の添加物濃度が、試料の段差によって変化する
ことを特徴とする薄膜形成方法、(7)化学気相成長法
(CVD法)を用いて薄膜を形成する工程を有する半導
体装置の製造方法において、同一真空室内でCVD法に
よる薄膜形成とスパッタリング法による添加物ドーピン
グを同時に、或いは交互に行なうことにより、添加物を
含む薄膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造
方法、(8)化学気相成長法(CVD法)を用いて形成
する金属が、アルミニウム、銅、チタン、タングステン
。
モリブデン、金のいずれかであり、スパッタリング法に
よる添加物ドーピング種が、銅、シリコン。
よる添加物ドーピング種が、銅、シリコン。
パラジウム、チタン、ゲルマニウムのいずれかである特
許請求の範囲第7項記載の半導体装置の製造方法によっ
て達成される。
許請求の範囲第7項記載の半導体装置の製造方法によっ
て達成される。
上記第4項記載の薄膜形成装置において、スパッタリン
グを行なう側とCVDを行なう側は、それぞれ別個の真
空室に分かれていても良いし、−個の真空室をメツシュ
状の仕切板で分けてそれぞれの部として用いても良い。
グを行なう側とCVDを行なう側は、それぞれ別個の真
空室に分かれていても良いし、−個の真空室をメツシュ
状の仕切板で分けてそれぞれの部として用いても良い。
それぞれの側でプラズマの影響を及ぼし合わない、且つ
、スパッタ粒子が試料に到達できる装置構造であれば良
い。
、スパッタ粒子が試料に到達できる装置構造であれば良
い。
本発明におけるCVD法は、反応性ガスとしてWF、、
Mo F、、A Q(CH,)3.Ti CH4等を用
いることにより、W、Mo、AQ、Ti等の金属膜を形
成することができる。また、同一真空室内でスパッタリ
ング法により、Si、Cu、Ti+Au、Pd等の添加
物を任意に混入させることにより、上記金属膜を合金膜
とすることができる。
Mo F、、A Q(CH,)3.Ti CH4等を用
いることにより、W、Mo、AQ、Ti等の金属膜を形
成することができる。また、同一真空室内でスパッタリ
ング法により、Si、Cu、Ti+Au、Pd等の添加
物を任意に混入させることにより、上記金属膜を合金膜
とすることができる。
CVD法の膜形成温度は200〜1000℃程度である
が、好ましい膜形成温度は反応性ガスとキャリアガスと
の組み合わせによって異なるが、例えば、WF、:Si
H4では250〜650℃程度、M o F、 : H
2では200〜500℃程度である。
が、好ましい膜形成温度は反応性ガスとキャリアガスと
の組み合わせによって異なるが、例えば、WF、:Si
H4では250〜650℃程度、M o F、 : H
2では200〜500℃程度である。
膜形成圧力は、0.1〜100Pa程度で行なうことが
できるが、反応性ガスとキャリアガスの組み合わせ、及
び添加物を混入させる時のスパッタリング条件によって
異なる。
できるが、反応性ガスとキャリアガスの組み合わせ、及
び添加物を混入させる時のスパッタリング条件によって
異なる。
また、スパッタリングによる添加物ドーピングのターゲ
ット電力は、金属膜中に混入させる添加物濃度によって
異なるが、好ましくは0.5〜5W/d程度である。薄
膜中の添加物濃度は、ターゲット電力の他、ターゲット
上に設置したシャッター板の開閉制御により調整できる
ようにした。
ット電力は、金属膜中に混入させる添加物濃度によって
異なるが、好ましくは0.5〜5W/d程度である。薄
膜中の添加物濃度は、ターゲット電力の他、ターゲット
上に設置したシャッター板の開閉制御により調整できる
ようにした。
CVD法を用いた薄膜形成とスパッタリング法による添
加物の混入を同時に行なうことにより、急峻な下地段差
部においても優れた膜被覆形状が得られ、且つ、薄膜の
合金化が可能である。
加物の混入を同時に行なうことにより、急峻な下地段差
部においても優れた膜被覆形状が得られ、且つ、薄膜の
合金化が可能である。
第1図は本発明の薄膜形成過程の断面模式図である。第
1図(a)に示すように、81基板101に絶縁膜10
2を形成し、所望のホールを形成した試料を用いる。尚
、このときのホールのアスペクト比はb / aである
。
1図(a)に示すように、81基板101に絶縁膜10
2を形成し、所望のホールを形成した試料を用いる。尚
、このときのホールのアスペクト比はb / aである
。
上記試料への薄膜形成初期過程を第1図(b)に示す。
第1図(5b)に示すように、CVD法によって形成さ
れるCVD111103表面に、スパッタリングによる
スパッタ粒子105が飛来し、CVD膜103中に混入
する。この混入したスパッタ粒子105が添加物104
となる。このときCVD膜103は、はぼコンフォーマ
ルな膜被覆形状となるが、添加物104濃度は下地段差
によって異なり、試料の平坦部に比べてホール内部が低
くなる。これは、スパッタ粒子105の飛来確率が試料
の平坦部に比べてホール内部が低くなることに起因した
ものである。このスパッタ粒子105のホール内部への
飛来確率は、ホールのアスペクト比b / aに依存し
、アスペクト比b / aが大きくなるに従い飛来確率
は低下する。薄膜形成初期が終了した段階でのホールの
実質アスペクト比はd/Cとなり、b / a < d
/ cとなることから、スパッタ粒子105のホール
への飛来確率は更に低下する。
れるCVD111103表面に、スパッタリングによる
スパッタ粒子105が飛来し、CVD膜103中に混入
する。この混入したスパッタ粒子105が添加物104
となる。このときCVD膜103は、はぼコンフォーマ
ルな膜被覆形状となるが、添加物104濃度は下地段差
によって異なり、試料の平坦部に比べてホール内部が低
くなる。これは、スパッタ粒子105の飛来確率が試料
の平坦部に比べてホール内部が低くなることに起因した
ものである。このスパッタ粒子105のホール内部への
飛来確率は、ホールのアスペクト比b / aに依存し
、アスペクト比b / aが大きくなるに従い飛来確率
は低下する。薄膜形成初期が終了した段階でのホールの
実質アスペクト比はd/Cとなり、b / a < d
/ cとなることから、スパッタ粒子105のホール
への飛来確率は更に低下する。
つぎに、薄膜形成中期過程を第1図(C)に示す。
第1図(c)に示すように、CVD膜103はほぼコン
フォーマルな膜被覆形状となるが、スパッタ粒子105
のホール内部への飛来が極端に低下し、ホール中央部の
添加物104濃度が更に低下する。
フォーマルな膜被覆形状となるが、スパッタ粒子105
のホール内部への飛来が極端に低下し、ホール中央部の
添加物104濃度が更に低下する。
尚、薄膜形成中期が終了した段階でのホールの実質アス
ペクト比はf / eとなり、d / c < f /
eとなる。
ペクト比はf / eとなり、d / c < f /
eとなる。
さらに本発明による薄膜形成を続けると、第1図(d)
に示すように、ホールをCVD膜103で埋め込み、平
坦化ができる。尚、このときの添加物104濃度は、高
い順に、’(1)試料平坦部。
に示すように、ホールをCVD膜103で埋め込み、平
坦化ができる。尚、このときの添加物104濃度は、高
い順に、’(1)試料平坦部。
(2)ホール側壁部、(3)ホール中央部である。
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第2図は本発明の薄膜形成装置の一実施例の模式図であ
る。第2図(a)に示すように、真空室100内に放電
仕切板115を設置することにより真空室100を分離
する。分離された真空室100の片側に試料107と試
料ステージ106を設置し、試料ステージ106には高
周波電源113による高周波電力と直流電源114によ
る直流電力を印加できるようにした。尚、こちらの側で
CVD法による薄膜形成を行なう。
る。第2図(a)に示すように、真空室100内に放電
仕切板115を設置することにより真空室100を分離
する。分離された真空室100の片側に試料107と試
料ステージ106を設置し、試料ステージ106には高
周波電源113による高周波電力と直流電源114によ
る直流電力を印加できるようにした。尚、こちらの側で
CVD法による薄膜形成を行なう。
もう一方の側にはターゲット108,109゜110を
設置し、高周波電源111による高周波電力、及び直流
電源112による直流電力を印加できるようにした。尚
、こちらの側でターゲットに電力を印加することによっ
てプラズマ116が発生し、スパッタリングが行なわれ
る。これにより、ターゲットからターゲット粒子が飛び
出し、ターゲット粒子は放電仕切板115を通過して試
料117へ添加物としてドーピングされる。
設置し、高周波電源111による高周波電力、及び直流
電源112による直流電力を印加できるようにした。尚
、こちらの側でターゲットに電力を印加することによっ
てプラズマ116が発生し、スパッタリングが行なわれ
る。これにより、ターゲットからターゲット粒子が飛び
出し、ターゲット粒子は放電仕切板115を通過して試
料117へ添加物としてドーピングされる。
放電仕切板115は金属性のメツシュ状のものを用い、
メツシュの間隔はプラズマ116が漏れないように約5
mmとした。
メツシュの間隔はプラズマ116が漏れないように約5
mmとした。
さらに、第2図(b)に示すように、ターゲット117
.118,119に各々高周波電源120゜122.1
24、及び直流電源121,123゜125を設置する
ことにより、ターゲットそれぞれに高周波電力と直流電
力を印加させることもできる9本実施例では、第2図(
b)の構造を採用した。
.118,119に各々高周波電源120゜122.1
24、及び直流電源121,123゜125を設置する
ことにより、ターゲットそれぞれに高周波電力と直流電
力を印加させることもできる9本実施例では、第2図(
b)の構造を採用した。
第3図(a)、(b)及び第4図(a)、(b)は第2
図に示した薄膜形成装置のターゲット部の構造図である
。第3図(a)、、(b)に示すように、ターゲット1
26には高周波電源128による高周波電力と直流電源
129による直流電力を印加できるようにした。さらに
、ターゲット126表面上にはシャッター板127を設
置し、ターゲットから飛び呂すターゲット粒子の飛来数
を制御できるようにした。これは、ターゲット電力だけ
でターゲット粒子の飛来数を制御できない時に用いるも
ので、特にターゲット粒子の飛来数を極微量に抑える時
に必要なものである。尚、ターゲット126とシャッタ
ー板127は電気的に絶縁させる。シャッター板の構造
は他にもあり、例えば、4図(a)、(b)に示すよう
に、ターゲット126表面上に翼状のシャッター板13
0を用い、ターゲット126表面全域から極微量のター
ゲット粒子を飛来させることもできる。
図に示した薄膜形成装置のターゲット部の構造図である
。第3図(a)、、(b)に示すように、ターゲット1
26には高周波電源128による高周波電力と直流電源
129による直流電力を印加できるようにした。さらに
、ターゲット126表面上にはシャッター板127を設
置し、ターゲットから飛び呂すターゲット粒子の飛来数
を制御できるようにした。これは、ターゲット電力だけ
でターゲット粒子の飛来数を制御できない時に用いるも
ので、特にターゲット粒子の飛来数を極微量に抑える時
に必要なものである。尚、ターゲット126とシャッタ
ー板127は電気的に絶縁させる。シャッター板の構造
は他にもあり、例えば、4図(a)、(b)に示すよう
に、ターゲット126表面上に翼状のシャッター板13
0を用い、ターゲット126表面全域から極微量のター
ゲット粒子を飛来させることもできる。
本発明の薄膜形成装置の問題点は、CVD膜形成のため
の反応性ガスがスパッタリング側のプラズマ116中に
入り込み、このプラズマ116の影響で反応性ガスが反
応し、イオン、ラジカル、或いは粒子の状態となって試
料107上に堆積することである。このイオン、ラジカ
ル、或いは粒子が試料107上に堆積すると、CVD膜
の被覆形状の劣化、及び膜質劣化の原因となる。これを
防ぐために以下の方法がある。
の反応性ガスがスパッタリング側のプラズマ116中に
入り込み、このプラズマ116の影響で反応性ガスが反
応し、イオン、ラジカル、或いは粒子の状態となって試
料107上に堆積することである。このイオン、ラジカ
ル、或いは粒子が試料107上に堆積すると、CVD膜
の被覆形状の劣化、及び膜質劣化の原因となる。これを
防ぐために以下の方法がある。
(1)CVD膜形成のための反応性ガスをパルス的に試
料107表面近傍に送入し、反応性ガスがCVD膜形成
のみに消費されるようにする。
料107表面近傍に送入し、反応性ガスがCVD膜形成
のみに消費されるようにする。
(2)放電仕切板115を第4図に示すシャッター板1
30と同様に賀状の構造とする。放電仕切板115の翼
の開閉状態を変化させても真空室100の圧力を一定に
しておく限り、プラズマ116中への反応性ガスの流入
絶対量は変化しない。ここで、ターゲット126への印
加電力を高くする、或いはシャッター板130を極力開
けた状態とすることにより、スパッタリング側でのスパ
ッタ粒子105の絶対量を増加させる。これにより、ス
パッタリング側でのスパッタ粒子105量に対するイオ
ン、ラジカル、或いは粒子の相対量は減少する。このス
パッタ粒子105の増加分を放電仕切板115を閉じた
状態とすることにより削除し、試料107へ飛来するス
パッタ粒子105数を一定量に調整する。これにより、
放電仕切板115を通過するイオン、ラジカル、或いは
粒子の絶対数を減少させることができ、CVD膜への悪
影響を軽減させることが可能である。
30と同様に賀状の構造とする。放電仕切板115の翼
の開閉状態を変化させても真空室100の圧力を一定に
しておく限り、プラズマ116中への反応性ガスの流入
絶対量は変化しない。ここで、ターゲット126への印
加電力を高くする、或いはシャッター板130を極力開
けた状態とすることにより、スパッタリング側でのスパ
ッタ粒子105の絶対量を増加させる。これにより、ス
パッタリング側でのスパッタ粒子105量に対するイオ
ン、ラジカル、或いは粒子の相対量は減少する。このス
パッタ粒子105の増加分を放電仕切板115を閉じた
状態とすることにより削除し、試料107へ飛来するス
パッタ粒子105数を一定量に調整する。これにより、
放電仕切板115を通過するイオン、ラジカル、或いは
粒子の絶対数を減少させることができ、CVD膜への悪
影響を軽減させることが可能である。
本発明による薄膜形成は上記(2)を選択した。
つぎに本発明により、薄膜を形成した実施例を示す。第
5図(a)〜(C)及び第6図(a)、(b)は、その
薄膜形成過程を示す断面図である。CVD法によるSi
基板142上への薄膜形成とスパッタリング法による添
加物ドーピングを同時に行なった場合、第5図に示すよ
うに薄膜形成初期(第5図(a))から薄膜形成終期(
第5図(C))までCVD膜143中に均一にスパッタ
添加物144を混入することができる。
5図(a)〜(C)及び第6図(a)、(b)は、その
薄膜形成過程を示す断面図である。CVD法によるSi
基板142上への薄膜形成とスパッタリング法による添
加物ドーピングを同時に行なった場合、第5図に示すよ
うに薄膜形成初期(第5図(a))から薄膜形成終期(
第5図(C))までCVD膜143中に均一にスパッタ
添加物144を混入することができる。
また、CVD法によるSi基板145上への薄膜形成と
スパッタリング法による添加物ドーピングを交互に行な
った場合、第6図(a)に示すように、CVD膜146
中にスパッタ添加物147が行をなして形成される。こ
の積層化された薄膜に熱処理を加えると、第6図(b)
)に示すように、スパッタ添加物147はCVD膜14
6中で熱拡散し、はぼ均一に分散する。
スパッタリング法による添加物ドーピングを交互に行な
った場合、第6図(a)に示すように、CVD膜146
中にスパッタ添加物147が行をなして形成される。こ
の積層化された薄膜に熱処理を加えると、第6図(b)
)に示すように、スパッタ添加物147はCVD膜14
6中で熱拡散し、はぼ均一に分散する。
つぎに本発明により、半導体装置を製造した実施例を示
す。第7図は、その製造工程を示す素子断面図である。
す。第7図は、その製造工程を示す素子断面図である。
N−8i基板148表面を酸化してSi02層149を
形成し、このSiO□層149をホトレジストのマスク
を用いてエツチングして所望のパターンとし、このパタ
ーンをマスクに不純物ドーピング、不純物拡散を行ない
Pウェル層150を形成する(第7図(a))。
形成し、このSiO□層149をホトレジストのマスク
を用いてエツチングして所望のパターンとし、このパタ
ーンをマスクに不純物ドーピング、不純物拡散を行ない
Pウェル層150を形成する(第7図(a))。
S i 02層149を削除し、安定化のため基板表面
に酸化膜151を形成し、ついでSi、N4膜152を
形成後ホトレジストパターン153によりエツチングを
行ない、所望のパターンとし、さらにこの上にホトレジ
ストパターン154を形成する。(第7図(b))。
に酸化膜151を形成し、ついでSi、N4膜152を
形成後ホトレジストパターン153によりエツチングを
行ない、所望のパターンとし、さらにこの上にホトレジ
ストパターン154を形成する。(第7図(b))。
これらのパターンをマスクとして不純物ドーピングによ
りP層155を形成し、ホトレジストパターン153,
154を除去後、フィールド酸化を行ない、Si3N4
膜152を除去し、ゲート酸化を行なう(第7図(C)
)。厚さ0.3um の多結晶Si膜156を形成し、
ホトレジストのマスクを用いて所望のパターンにエツチ
ングする(第7図(d))。
りP層155を形成し、ホトレジストパターン153,
154を除去後、フィールド酸化を行ない、Si3N4
膜152を除去し、ゲート酸化を行なう(第7図(C)
)。厚さ0.3um の多結晶Si膜156を形成し、
ホトレジストのマスクを用いて所望のパターンにエツチ
ングする(第7図(d))。
つぎに#IA縁膜158を形成し、ホトレジストのマス
クにより所望のパターンとし、この絶縁膜158や多結
晶Si膜156等をマスクに不純物ドーピングと拡散を
行ないP+層157を形成する(第7図(e))。上記
絶縁膜158を除き、上記と同様の方法でP+層157
を覆うように絶縁膜159を形成し、N+層160を形
成する(第7図(f))。
クにより所望のパターンとし、この絶縁膜158や多結
晶Si膜156等をマスクに不純物ドーピングと拡散を
行ないP+層157を形成する(第7図(e))。上記
絶縁膜158を除き、上記と同様の方法でP+層157
を覆うように絶縁膜159を形成し、N+層160を形
成する(第7図(f))。
絶縁膜159を除き、全面にリンガラス(PSG )の
絶縁膜161を厚さ約0.5um に形成し、所望の位
置にピアホールを形成する(第7図(g))。
絶縁膜161を厚さ約0.5um に形成し、所望の位
置にピアホールを形成する(第7図(g))。
ついで従来のCVD法により1層目配線のW膜162を
厚さ約0.3um形成し、ホトレジストをマスクにWl
1162を所望のパターンにエツチングする(第7図(
h))。なお、ここ迄の工程は従来の方法と同様である
。
厚さ約0.3um形成し、ホトレジストをマスクにWl
1162を所望のパターンにエツチングする(第7図(
h))。なお、ここ迄の工程は従来の方法と同様である
。
ついで第1層間膜163を厚さ約0.6um形成し、ホ
トレジストをマスクとして所望のパターンにピアホール
を開孔し、第2図(b)に示した装置により本発明の薄
膜形成方法で第2層目配線のA1合金膜164を形成す
る。尚、AQ護膜中の添加物として、SiとCuを用い
、各々の添加物濃度を1wt%、2wt%とした。さら
にホトレジストをマスクとしてAQ合金膜164を所望
のパターンにエツチングする(第7図(j))。
トレジストをマスクとして所望のパターンにピアホール
を開孔し、第2図(b)に示した装置により本発明の薄
膜形成方法で第2層目配線のA1合金膜164を形成す
る。尚、AQ護膜中の添加物として、SiとCuを用い
、各々の添加物濃度を1wt%、2wt%とした。さら
にホトレジストをマスクとしてAQ合金膜164を所望
のパターンにエツチングする(第7図(j))。
同様に、第2層間膜165を厚さ約0.8um形成し、
ホトレジストをマスクとして所望のパターンにピアホー
ルを開孔し、本発明の薄膜形成方法により第3層目配線
のAQ合金膜166を形成する。その後、ホトレジスト
をマスクとしてAQ合金膜166を所望のパターンにエ
ツチングする(第7図(j))。
ホトレジストをマスクとして所望のパターンにピアホー
ルを開孔し、本発明の薄膜形成方法により第3層目配線
のAQ合金膜166を形成する。その後、ホトレジスト
をマスクとしてAQ合金膜166を所望のパターンにエ
ツチングする(第7図(j))。
これにより、ピアホールをW膜、AQ合金膜で埋め込み
、平坦化することができ、膜被覆形状の優れた配線膜を
形成することができた。また、エレクトロマイグレーシ
ョン、及びストレスマイグレーションに対しては良好な
耐性を示し、信頼性の優れたCMO5LSIを製造する
ことができた。
、平坦化することができ、膜被覆形状の優れた配線膜を
形成することができた。また、エレクトロマイグレーシ
ョン、及びストレスマイグレーションに対しては良好な
耐性を示し、信頼性の優れたCMO5LSIを製造する
ことができた。
〔発明の効果〕
本発明によれば、CVD法□による薄膜形成とスパッタ
リング法による添加物ドーピングを同時に、或いは交互
に行なうことによって、合金膜の形成が可能となり、試
料の急峻な段差部においても良好な膜被覆形状が得られ
るだけでなく、耐エレクトロマイグレーション特性、耐
ストレスマイグレーション特性等、配線の信頼性向上に
効果がある。
リング法による添加物ドーピングを同時に、或いは交互
に行なうことによって、合金膜の形成が可能となり、試
料の急峻な段差部においても良好な膜被覆形状が得られ
るだけでなく、耐エレクトロマイグレーション特性、耐
ストレスマイグレーション特性等、配線の信頼性向上に
効果がある。
また、試料の下地段差の違いによって、形成された薄膜
中の添加物濃度に差が生じる。特に、試料平坦部に比べ
てホール凹内部の添加物濃度が低くなることにより、ホ
ール凹底部への局所的な添加物析出を避けることができ
、安定した配線層間のスルーホール抵抗が得られる。
中の添加物濃度に差が生じる。特に、試料平坦部に比べ
てホール凹内部の添加物濃度が低くなることにより、ホ
ール凹底部への局所的な添加物析出を避けることができ
、安定した配線層間のスルーホール抵抗が得られる。
第1図(a)及び(b)は本発明の一実施例の薄膜形成
方法を説明するための半導体装置の部分模式図、第2図
(a)及び(b)は本発明の一実施例の薄膜形成装置の
模式図、第3図(a)、(b)及び第4図(a)、(b
)は第2図に示した薄膜形成装置のターゲット部の構造
図、第5図及び第6図は本発明の膜堆積過程を説明する
模式図、第7図は本発明の半導体装置の製造方法の一実
施例の工程図である。 100・・・真空室、101・・Si基板、102・・
・絶縁膜、103−CVD膜、104 ・−・添加物、
105・・・スパッタ粒子、106・・・試料ステージ
、107・・・試料、108,109,110・・・タ
ーゲット、111.113・・・高周波電源、112,
114・・・直流電源、115・・・放電仕切板、11
6・・・プラズマ放電、117,118,119・・・
ターゲット、120.122,124・・・高周波電源
、121゜123.125・・直流電源、126 ター
ゲット、127.130・・シャッター板、128・・
高周波電源、129・・・直流電源、142・・Si基
板。 143・・CVD膜、144・・・スパッタ添加物。 145・・Si基板、146・・CVD膜、147・・
スパッタ添加物、148・・N−3i基板、149・・
・Si02層、150・・・Pウェル層、151・・・
酸化膜、152・・・Si3N、層、153・・・ホト
レジスト、154・・・ホトレジスト、155・・P層
、156・・多結晶Si膜、157・・・P″′層、1
58・・絶縁膜、159・・・絶縁膜、160−N”層
、161・・絶縁膜、162・W膜、163・・第1層
間膜。
方法を説明するための半導体装置の部分模式図、第2図
(a)及び(b)は本発明の一実施例の薄膜形成装置の
模式図、第3図(a)、(b)及び第4図(a)、(b
)は第2図に示した薄膜形成装置のターゲット部の構造
図、第5図及び第6図は本発明の膜堆積過程を説明する
模式図、第7図は本発明の半導体装置の製造方法の一実
施例の工程図である。 100・・・真空室、101・・Si基板、102・・
・絶縁膜、103−CVD膜、104 ・−・添加物、
105・・・スパッタ粒子、106・・・試料ステージ
、107・・・試料、108,109,110・・・タ
ーゲット、111.113・・・高周波電源、112,
114・・・直流電源、115・・・放電仕切板、11
6・・・プラズマ放電、117,118,119・・・
ターゲット、120.122,124・・・高周波電源
、121゜123.125・・直流電源、126 ター
ゲット、127.130・・シャッター板、128・・
高周波電源、129・・・直流電源、142・・Si基
板。 143・・CVD膜、144・・・スパッタ添加物。 145・・Si基板、146・・CVD膜、147・・
スパッタ添加物、148・・N−3i基板、149・・
・Si02層、150・・・Pウェル層、151・・・
酸化膜、152・・・Si3N、層、153・・・ホト
レジスト、154・・・ホトレジスト、155・・P層
、156・・多結晶Si膜、157・・・P″′層、1
58・・絶縁膜、159・・・絶縁膜、160−N”層
、161・・絶縁膜、162・W膜、163・・第1層
間膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、化学気相成長法(CVD法)を用いた薄膜形成方法
において、同一真空室内でCVD法による薄膜形成とス
パッタリング法による添加物ドーピングを同時に、或い
は交互に行なうことを特徴とする薄膜形成方法。 2、特許請求の範囲第1項の同一真空室内でプラズマを
用いないCVD法による薄膜形成とスパッタリング法に
よる添加物ドーピングを同時に、或いは交互に行なう方
法として、スパッタリングを行なう側のみプラズマ放電
させることを特徴とする薄膜形成方法。 3、特許請求の範囲第1項の同一真空室内でプラズマを
用いたCVD法(プラズマCVD法)による薄膜形成と
スパッタリング法による添加物ドーピングを同時に、或
いは交互に行なう方法として、プラズマCVDを行なう
側、及びスパッタリングを行なう側を各々独自にプラズ
マ放電させることを特徴とする薄膜形成方法。 4、特許請求の範囲第2項、及び第3項のスパッタリン
グを行なう側のみプラズマ放電させる、或いは、プラズ
マCVDを行なう側とスパッタリングを行なう側を各々
独自にプラズマ放電させるために、各々のプラズマ放電
で形成されるイオンシースよりも間隔の狭い網目状の仕
切板を真空室内に設置することを特徴とする薄膜形成装
置。 5、特許請求の範囲第1項の化学気相成長法(CVD法
)を用いた薄膜形成方法において、同一真空室内でCV
D法による薄膜形成とスパッタリング法による添加物ド
ーピングを同時に、或いは交互に行なう際、成膜中の添
加物の種類、及び濃度を任意に変更できることを特徴と
する薄膜形成方法。 6、特許請求の範囲第1項の化学気相成長法(CVD法
)を用いた薄膜形成方法において、同一真空室内でCV
D法による薄膜形成とスパッタリング法による添加物ド
ーピングを同時に、或いは交互に行なうことにより、形
成された薄膜中の添加物濃度が、試料の段差によって変
化することを特徴とする薄膜形成方法。 7、化学気相成長法(CVD法)を用いて薄膜を形成す
る工程を有する半導体装置の製造方法において、同一真
空室内でCVD法による薄膜形成とスパッタリング法に
よる添加物ドーピングを同時に、或いは交互に行なうこ
とにより、添加物を含む薄膜を形成することを特徴とす
る半導体装置の製造方法。 8、化学気相成長法(CVD法)を用いて形成する金属
が、アルミニウム、銅、チタン、タングステン、モリブ
デン、金のいずれかであり、スパッタリング法による添
加物ドーピング種が、銅、シリコン、パラジウム、チタ
ン、ゲルマニウム、タンタル、のいずれかである特許請
求の範囲第7項記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32316990A JPH04196316A (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 薄膜形成方法、半導体装置の製造方法及び薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32316990A JPH04196316A (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 薄膜形成方法、半導体装置の製造方法及び薄膜形成装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04196316A true JPH04196316A (ja) | 1992-07-16 |
Family
ID=18151850
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32316990A Pending JPH04196316A (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 薄膜形成方法、半導体装置の製造方法及び薄膜形成装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04196316A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015192016A (ja) * | 2014-03-28 | 2015-11-02 | トヨタ自動車株式会社 | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
-
1990
- 1990-11-28 JP JP32316990A patent/JPH04196316A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015192016A (ja) * | 2014-03-28 | 2015-11-02 | トヨタ自動車株式会社 | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
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