JPH05182962A - 半導体装置の製造方法および半導体製造装置 - Google Patents
半導体装置の製造方法および半導体製造装置Info
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- JPH05182962A JPH05182962A JP63192A JP63192A JPH05182962A JP H05182962 A JPH05182962 A JP H05182962A JP 63192 A JP63192 A JP 63192A JP 63192 A JP63192 A JP 63192A JP H05182962 A JPH05182962 A JP H05182962A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 スパッタによる金属膜堆積の段差被覆性を向
上させ、微細で高アスペクト比コンタクトの特性を改善
する。 【構成】 スパッタ装置のタ−ゲット１４と被堆積基板
１８の間に、板面から適当な角度傾いた円筒の集合から
なるハニカム板１６を設置し、堆積中にこのハニカム板
１６もしくは被堆積基板１８を面内で回転させる。 【効果】 上記ハニカム板によりスパッタ粒子は被堆積
基板に垂直でない適当な角度分布をもつものだけに制限
される。コンタクトホ−ルのアスペクト比によってこの
角度を適当にすれば、コンタクト内の特定の向きの壁に
対する金属膜の被覆性を向上できる。また、被堆積基板
もしくはハニカム板を回転することですべての向きの垂
直壁に均等に堆積することができる。これにより、微細
で高アスペクト比のコンタクトの特性を改善できる。
上させ、微細で高アスペクト比コンタクトの特性を改善
する。 【構成】 スパッタ装置のタ−ゲット１４と被堆積基板
１８の間に、板面から適当な角度傾いた円筒の集合から
なるハニカム板１６を設置し、堆積中にこのハニカム板
１６もしくは被堆積基板１８を面内で回転させる。 【効果】 上記ハニカム板によりスパッタ粒子は被堆積
基板に垂直でない適当な角度分布をもつものだけに制限
される。コンタクトホ−ルのアスペクト比によってこの
角度を適当にすれば、コンタクト内の特定の向きの壁に
対する金属膜の被覆性を向上できる。また、被堆積基板
もしくはハニカム板を回転することですべての向きの垂
直壁に均等に堆積することができる。これにより、微細
で高アスペクト比のコンタクトの特性を改善できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高密度な半導体装置に
使用される微細なコンタクト内への低抵抗導電体膜の堆
積方法に関するものである。
使用される微細なコンタクト内への低抵抗導電体膜の堆
積方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＬＳＩは高密度化が進み、微細な
コンタクトの形成が要求される。一方、配線間の絶縁膜
は、配線間容量の増加の抑制と配線面の平坦化のため、
平面方向の縮小率ほど薄くはならない。従ってコンタク
トの深さ／開口径すなわちアスペクト比は増加し、デバ
イスによってはアスペクト比が２を超える場合も出てき
ている。このような高アスペクト比のホ−ルには低抵抗
の導電体膜を被覆性よく形成することが困難であり、コ
ンタクト特性が不安定となっていた。
コンタクトの形成が要求される。一方、配線間の絶縁膜
は、配線間容量の増加の抑制と配線面の平坦化のため、
平面方向の縮小率ほど薄くはならない。従ってコンタク
トの深さ／開口径すなわちアスペクト比は増加し、デバ
イスによってはアスペクト比が２を超える場合も出てき
ている。このような高アスペクト比のホ−ルには低抵抗
の導電体膜を被覆性よく形成することが困難であり、コ
ンタクト特性が不安定となっていた。
【０００３】以下図面を参照しながら、上記した従来の
技術を説明する。図２（ａ）は従来の方法で低抵抗導電
体膜３を高アスペクト比のホ−ル３０に堆積する場合の
状況を示す断面図であり、シリコン基板３２に絶縁膜２
を形成したホール３を介してコンタクトを形成する場合
を示す。
技術を説明する。図２（ａ）は従来の方法で低抵抗導電
体膜３を高アスペクト比のホ−ル３０に堆積する場合の
状況を示す断面図であり、シリコン基板３２に絶縁膜２
を形成したホール３を介してコンタクトを形成する場合
を示す。
【０００４】従来、ＬＳＩに用いられる低抵抗導伝体膜
は耐腐食性、加工性等の性質に優れるアルミを主成分と
する合金をはじめ高融点金属、金属シリサイドとの積層
膜、銅などが用いられる。この種の膜は化学反応による
堆積が困難であり、物理的反応によるスパッタ法が用い
られている。スパッタ法は、真空中で、固体堆積材料
（タ−ゲット）にアルゴンなどの不活性分子イオンをぶ
つけ、それによってたたき出される堆積材料原子を、タ
−ゲット材料に対向しておかれた被堆積基板に被着させ
るという方法である。このような方法において、たたき
出された粒子（スパッタ粒子）の方向ベクトル４は、図
示されるように少なくとも図の下方向の速度成分は正で
あるが、横方向にもいろいろな速度成分をもつ。したが
って、この粒子分布に対して、ホ−ルの上層面５ではす
べての方向から入射する粒子が堆積するので堆積速度は
速くなる。一方、ホ−ルの上端部側壁６は壁面の前方か
ら来る粒子は堆積に寄与するが、壁面の後方からの粒子
は陰になるので阻止され、堆積速度は上層面より遅い。
ホ−ルの下端付近７と底８では、アスペクト比の高いホ
−ル側壁で入射粒子の大部分が阻止されるので堆積速度
が非常に遅くなる。その結果図２（ａ）のようにホ−ル
底８で膜がほとんど堆積しない状況となる。このような
場合、被コンタクト層１と堆積膜との界面が不安定とな
り、特性が不安定となる。
は耐腐食性、加工性等の性質に優れるアルミを主成分と
する合金をはじめ高融点金属、金属シリサイドとの積層
膜、銅などが用いられる。この種の膜は化学反応による
堆積が困難であり、物理的反応によるスパッタ法が用い
られている。スパッタ法は、真空中で、固体堆積材料
（タ−ゲット）にアルゴンなどの不活性分子イオンをぶ
つけ、それによってたたき出される堆積材料原子を、タ
−ゲット材料に対向しておかれた被堆積基板に被着させ
るという方法である。このような方法において、たたき
出された粒子（スパッタ粒子）の方向ベクトル４は、図
示されるように少なくとも図の下方向の速度成分は正で
あるが、横方向にもいろいろな速度成分をもつ。したが
って、この粒子分布に対して、ホ−ルの上層面５ではす
べての方向から入射する粒子が堆積するので堆積速度は
速くなる。一方、ホ−ルの上端部側壁６は壁面の前方か
ら来る粒子は堆積に寄与するが、壁面の後方からの粒子
は陰になるので阻止され、堆積速度は上層面より遅い。
ホ−ルの下端付近７と底８では、アスペクト比の高いホ
−ル側壁で入射粒子の大部分が阻止されるので堆積速度
が非常に遅くなる。その結果図２（ａ）のようにホ−ル
底８で膜がほとんど堆積しない状況となる。このような
場合、被コンタクト層１と堆積膜との界面が不安定とな
り、特性が不安定となる。
【０００５】これに対して、スパッタ粒子を垂直方向に
強くコリメ−トすることが提案されている。図３は、こ
れを実現する方法を示す図である。すなわち、図の上方
から下方に向かういろいろな横方向速度成分をもつ粒子
群１１の下方に板面に垂直な直径対長さのアスペクト比
の大きい微小な筒からなるハニカム板１２を置くとある
角度以上傾いた速度方向をもつ粒子は微小筒の側壁に阻
止される。その結果、垂直方向に近い速度方向をもつ粒
子のみがハニカム板１２を通り抜け、垂直方向に強くコ
リメ−トされた粒子群１３となるというものである。
強くコリメ−トすることが提案されている。図３は、こ
れを実現する方法を示す図である。すなわち、図の上方
から下方に向かういろいろな横方向速度成分をもつ粒子
群１１の下方に板面に垂直な直径対長さのアスペクト比
の大きい微小な筒からなるハニカム板１２を置くとある
角度以上傾いた速度方向をもつ粒子は微小筒の側壁に阻
止される。その結果、垂直方向に近い速度方向をもつ粒
子のみがハニカム板１２を通り抜け、垂直方向に強くコ
リメ−トされた粒子群１３となるというものである。
【０００６】このようにコリメ−トした粒子を用いれ
ば、図２（ｂ）に示されるような堆積状況となる。すな
わち、粒子分布が９で示されるように異方的になり、ホ
−ルの上層面５とホ−ルの底８のような水平面の堆積速
度はほぼ等しくなる。これに対して、ホ−ルの側壁１０
のような垂直面への入射粒子は極端に減少し、堆積速度
が落ちる。したがって、堆積膜形状は図２（ｂ）のよう
に、ホ−ルの底８でも厚い堆積膜となる。この状況で
は、ホ−ル底８における、コンタクト界面の特性は良好
となるが、側壁１０の導伝膜が薄く全体としてのコンタ
クト特性は十分とはいえない。
ば、図２（ｂ）に示されるような堆積状況となる。すな
わち、粒子分布が９で示されるように異方的になり、ホ
−ルの上層面５とホ−ルの底８のような水平面の堆積速
度はほぼ等しくなる。これに対して、ホ−ルの側壁１０
のような垂直面への入射粒子は極端に減少し、堆積速度
が落ちる。したがって、堆積膜形状は図２（ｂ）のよう
に、ホ−ルの底８でも厚い堆積膜となる。この状況で
は、ホ−ル底８における、コンタクト界面の特性は良好
となるが、側壁１０の導伝膜が薄く全体としてのコンタ
クト特性は十分とはいえない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のような構成で
は、コンタクトホ−ルの側壁や底で導電体膜の厚みが不
足し、高抵抗になったり、断線をおこしやすくなるとい
う問題点を有しており、特に微細なコンタクトではこの
問題が顕著になっていた。
は、コンタクトホ−ルの側壁や底で導電体膜の厚みが不
足し、高抵抗になったり、断線をおこしやすくなるとい
う問題点を有しており、特に微細なコンタクトではこの
問題が顕著になっていた。
【０００８】本発明は上記問題点に鑑み、スパッタ法に
よる導電体の堆積における段差被覆性を向上させ、高ア
スペクト比の微細コンタクトの低抵抗化、安定化を実現
する半導体装置の製造方法および半導体製造装置を提供
するものである。
よる導電体の堆積における段差被覆性を向上させ、高ア
スペクト比の微細コンタクトの低抵抗化、安定化を実現
する半導体装置の製造方法および半導体製造装置を提供
するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本発明の半導体装置の製造方法は、スパッタされた
粒子を基板垂直軸から適正な角度だけ傾いた方向にコリ
メ−トさせ、かつ時間積分した基板への入射角分布が基
板垂直軸に対して実効的に４の自然数倍回あるいは無限
大回の回転対称になるように堆積させるものである。
め、本発明の半導体装置の製造方法は、スパッタされた
粒子を基板垂直軸から適正な角度だけ傾いた方向にコリ
メ−トさせ、かつ時間積分した基板への入射角分布が基
板垂直軸に対して実効的に４の自然数倍回あるいは無限
大回の回転対称になるように堆積させるものである。
【００１０】また、本発明の半導体製造装置は、スパッ
タリングタ−ゲットと基板の間の空間に、ハニカム状の
板を持ち、このハニカムの一つ一つの筒が前記板面に対
してある角度をもって一様に傾いており、筒の直径が筒
の長さよりも短いことを特徴とする。
タリングタ−ゲットと基板の間の空間に、ハニカム状の
板を持ち、このハニカムの一つ一つの筒が前記板面に対
してある角度をもって一様に傾いており、筒の直径が筒
の長さよりも短いことを特徴とする。
【００１１】
【作用】本発明の上記した構成によってスパッタ粒子を
適切な角度にコリメ−トすると側壁や底へ飛着できる粒
子のすべての粒子に対する比率を増加させることがで
き、さらに、どの方向を向いた側壁にも実質的に均一に
堆積させることにより、コンタクトホ−ルの側壁と底の
膜の被覆性が向上し、高アスペクト比、微細コンタクト
の低抵抗化、安定化が実現される。
適切な角度にコリメ−トすると側壁や底へ飛着できる粒
子のすべての粒子に対する比率を増加させることがで
き、さらに、どの方向を向いた側壁にも実質的に均一に
堆積させることにより、コンタクトホ−ルの側壁と底の
膜の被覆性が向上し、高アスペクト比、微細コンタクト
の低抵抗化、安定化が実現される。
【００１２】
【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
ながら説明する。図１は本発明の一実施例の構成を示す
概念図である。導電体材料のタ−ゲット１４、板面に対
して適当な角度θ２０だけ傾いた筒からなるハニカム板
１６と高アスペクト比のホ−ル１９をもつ被堆積基板１
８が図のように配置される。この配置でスパッタを開始
すると、領域１５にはスパッタされて飛び出したままの
いろいろな速度方向をもつ導電体粒子が現れるが、領域
１７ではハニカム板１６を通り抜けた粒子のみが残る。
この残った粒子はハニカム板１６の筒の傾きの方向にコ
リメ−トされている。理由は、図４に示すように、角度
θ２１の範囲からはずれた方向に走る粒子２３は筒２２
の壁にぶつかって通り抜けられないからであり、このハ
ニカム１６の一つ一つの筒が板面に対してある角度をも
って一様に傾いており、筒の直径が筒の長さよりも短い
故、狭い角度範囲にコリメ−トできるのである。
ながら説明する。図１は本発明の一実施例の構成を示す
概念図である。導電体材料のタ−ゲット１４、板面に対
して適当な角度θ２０だけ傾いた筒からなるハニカム板
１６と高アスペクト比のホ−ル１９をもつ被堆積基板１
８が図のように配置される。この配置でスパッタを開始
すると、領域１５にはスパッタされて飛び出したままの
いろいろな速度方向をもつ導電体粒子が現れるが、領域
１７ではハニカム板１６を通り抜けた粒子のみが残る。
この残った粒子はハニカム板１６の筒の傾きの方向にコ
リメ−トされている。理由は、図４に示すように、角度
θ２１の範囲からはずれた方向に走る粒子２３は筒２２
の壁にぶつかって通り抜けられないからであり、このハ
ニカム１６の一つ一つの筒が板面に対してある角度をも
って一様に傾いており、筒の直径が筒の長さよりも短い
故、狭い角度範囲にコリメ−トできるのである。
【００１３】このようにしてコリメ−トされた粒子をそ
のまま堆積すると図５（ａ）のようになる。まず上層面
２８の堆積速度は従来の場合に比べて角度θ２１の範囲
からはずれた粒子が除かれている分遅くなっている。側
壁２５の堆積速度は従来の方法においても限定された角
度（コリメ−トされた角度）にほぼ等しい粒子しか寄与
しなかったため、従来とほとんど変わらない。側壁２６
は陰になって全く堆積せず、底２７は図に示すように中
間的な堆積速度となる。このような不均一は図１に示す
ように被堆積基板を機構２９を用いて回転させることで
均一化でき、最終堆積形状の被覆性を改善できる（図５
（ｂ））。
のまま堆積すると図５（ａ）のようになる。まず上層面
２８の堆積速度は従来の場合に比べて角度θ２１の範囲
からはずれた粒子が除かれている分遅くなっている。側
壁２５の堆積速度は従来の方法においても限定された角
度（コリメ−トされた角度）にほぼ等しい粒子しか寄与
しなかったため、従来とほとんど変わらない。側壁２６
は陰になって全く堆積せず、底２７は図に示すように中
間的な堆積速度となる。このような不均一は図１に示す
ように被堆積基板を機構２９を用いて回転させることで
均一化でき、最終堆積形状の被覆性を改善できる（図５
（ｂ））。
【００１４】図６は第２の実施例によるスパッタリング
装置の構成図である。本実施例では均一化の方法に対す
るバリエイションとしてハニカム板１６を回転する場合
を示す。粒子の走る方向とウエハの相対的位置関係が同
等であるから、第一の実施例と同等の作用と効果が得ら
れる。
装置の構成図である。本実施例では均一化の方法に対す
るバリエイションとしてハニカム板１６を回転する場合
を示す。粒子の走る方向とウエハの相対的位置関係が同
等であるから、第一の実施例と同等の作用と効果が得ら
れる。
【００１５】以上のように構成された本発明の堆積方法
では、コンタクト内への導電体膜の被覆性が著しく改善
され、低抵抗で、安定なコンタクト可能となる。
では、コンタクト内への導電体膜の被覆性が著しく改善
され、低抵抗で、安定なコンタクト可能となる。
【００１６】
【発明の効果】以上のように本発明は、スパッタ装置の
タ−ゲットと被堆積基板の間に、板面から適当な角度傾
いた円筒の集合からなるハニカム板を設置し、堆積中に
このハニカム板もしくは被堆積基板を面内で回転させる
ことにより、スパッタ粒子を被堆積基板に垂直でない適
当な角度分布をもつものだけに制限し、コンタクト内の
垂直壁に対する金属膜の被覆性を向上させ、回転によっ
てすべての向きの垂直壁に均等に堆積させて、金属配線
コンタクトの抵抗を下げ、かつ安定化させることができ
る。
タ−ゲットと被堆積基板の間に、板面から適当な角度傾
いた円筒の集合からなるハニカム板を設置し、堆積中に
このハニカム板もしくは被堆積基板を面内で回転させる
ことにより、スパッタ粒子を被堆積基板に垂直でない適
当な角度分布をもつものだけに制限し、コンタクト内の
垂直壁に対する金属膜の被覆性を向上させ、回転によっ
てすべての向きの垂直壁に均等に堆積させて、金属配線
コンタクトの抵抗を下げ、かつ安定化させることができ
る。
【図１】本発明の第一の実施例によるスパッタリング装
置の構成図
置の構成図
【図２】従来におけるスパッタリングにより堆積した導
電性膜のコンタクト内の堆積状況とその問題点を示す断
面図
電性膜のコンタクト内の堆積状況とその問題点を示す断
面図
【図３】従来における板面に垂直な円筒からなるハニカ
ム板の粒子の方向をそろえる効果を示す説明図
ム板の粒子の方向をそろえる効果を示す説明図
【図４】本発明のハニカム板の構造と効果を示す説明図
【図５】本発明によるコンタクトホ−ル内の堆積状況を
示す断面図
示す断面図
【図６】本発明の第二の実施例によるスパッタリング装
置の構成図
置の構成図
２ 絶縁膜 ３,３１ 導電体膜 ４ スパッタ粒子の方向 ５ ホ−ルの上層面 ６ ホ−ルの上端部側壁 ７ ホ−ルの下端部側壁 ８ ホ−ルの底 ９ 粒子の方向分布 １０ ホ−ル側壁 １１ いろいろな速度成分をもつ粒子群 １２ ハニカム板 １３ ハニカム板を抜けた粒子群 １４ 導電材タ−ゲット １５ タ−ゲットとハニカム板の間の空間 １６ 傾いた筒よりなるハニカム板 １７ ハニカム板と被堆積基板の間の空間 １８ 被堆積基板 １９,３０ ホ−ル ２０ ハニカム板に対する筒の傾き角 ２１ 角度 ２２ 筒 ２３ 通り抜けられない粒子 ２５,２６ 側壁 ２７ 底 ２８ 上層面 ２９ 被堆積基板の回転機構 ３２ シリコン基板 ３３ ハニカム板の回転機構 ３４ 回転した場合の導電体膜
Claims (5)
- 【請求項１】スパッタリング堆積方法であって、基板に
飛着する粒子が基板垂直軸から傾いた軸方向にある分布
もってコリメ−トされ、時間積分した入射角分布が基板
垂直軸に対して実効的に４の自然数倍回あるいは無限大
回の回転対称になることを特徴とする半導体装置の製造
方法。 - 【請求項２】請求項１記載の方法により形成された導電
性膜をコンタクトホ−ルを介した配線材料として用いる
半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】スパッタリングタ−ゲットと基板の間の空
間に、ハニカム状の板を持ち、このハニカムの一つ一つ
の筒が前記板面に対してある角度をもって一様に傾いて
おり、筒の直径が筒の長さよりも短いことを特徴とする
半導体製造装置。 - 【請求項４】請求項３記載の半導体製造装置において、
ハニカム状の板が面の垂直軸を軸として回転することを
特徴とする半導体製造装置。 - 【請求項５】請求項３記載の半導体製造装置において、
被堆積基板が面の垂直軸を軸として回転することを特徴
とする半導体製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63192A JPH05182962A (ja) | 1992-01-07 | 1992-01-07 | 半導体装置の製造方法および半導体製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63192A JPH05182962A (ja) | 1992-01-07 | 1992-01-07 | 半導体装置の製造方法および半導体製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05182962A true JPH05182962A (ja) | 1993-07-23 |
Family
ID=11479080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63192A Pending JPH05182962A (ja) | 1992-01-07 | 1992-01-07 | 半導体装置の製造方法および半導体製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05182962A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5885425A (en) * | 1995-06-06 | 1999-03-23 | International Business Machines Corporation | Method for selective material deposition on one side of raised or recessed features |
| US5993904A (en) * | 1997-01-20 | 1999-11-30 | Coherent, Inc. | Three-dimensional masking method for control of coating thickness |
| US6168832B1 (en) | 1997-01-20 | 2001-01-02 | Coherent, Inc. | Three-dimensional masking method for control of coating thickness |
-
1992
- 1992-01-07 JP JP63192A patent/JPH05182962A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5885425A (en) * | 1995-06-06 | 1999-03-23 | International Business Machines Corporation | Method for selective material deposition on one side of raised or recessed features |
| US5993904A (en) * | 1997-01-20 | 1999-11-30 | Coherent, Inc. | Three-dimensional masking method for control of coating thickness |
| US6168832B1 (en) | 1997-01-20 | 2001-01-02 | Coherent, Inc. | Three-dimensional masking method for control of coating thickness |
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