JPH05267473A - 半導体用配線膜の形成方法および形成装置 - Google Patents
半導体用配線膜の形成方法および形成装置Info
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- JPH05267473A JPH05267473A JP4060858A JP6085892A JPH05267473A JP H05267473 A JPH05267473 A JP H05267473A JP 4060858 A JP4060858 A JP 4060858A JP 6085892 A JP6085892 A JP 6085892A JP H05267473 A JPH05267473 A JP H05267473A
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 アスペクト比の高い微細なコンタクトホール
に十分な厚さの配線膜を形成し、マイグレーションによ
る断線を防止する。 【構成】 高真空度で蒸着が行われる物理蒸着装置の真
空槽の中に所望の圧力の希ガスを導入し、蒸気の平均自
由行程を制御して、微細なコンタクトホールに十分な厚
さの配線膜を形成する。
に十分な厚さの配線膜を形成し、マイグレーションによ
る断線を防止する。 【構成】 高真空度で蒸着が行われる物理蒸着装置の真
空槽の中に所望の圧力の希ガスを導入し、蒸気の平均自
由行程を制御して、微細なコンタクトホールに十分な厚
さの配線膜を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ＬＳＩの超高集積化
を実現する上で重要であるアスペクト比の高いサブミク
ロンサイズのビアホールまたはコンタクトホールを有す
る半導体用配線膜の形成方法および形成装置に関するも
のである。
を実現する上で重要であるアスペクト比の高いサブミク
ロンサイズのビアホールまたはコンタクトホールを有す
る半導体用配線膜の形成方法および形成装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩの集積化が進むにつれて、その設
計ルールは16ＭビットＤＲＡＭ以降ではハーフミクロン
以下になってきた。アルミニウム配線膜に沿って設けら
れるコンタクトホールは、64ＭビットＤＲＡＭでは直径
0.5 μｍ、アスペクト比２以上であり、256 ＭビットＤ
ＲＡＭでは直径0.3 μｍ、アスペクト比５程度と言われ
ている。さらに、将来、計画されている１ＧビットＤＲ
ＡＭでは一層、酷しい直径やアスペクト比となるであろ
う。このような状況では、マイグレーションによる断線
に対して一層高い信頼性が要求されている。図３は例え
ば特開昭63-224215 号公報に示された従来の半導体用配
線膜の形成装置であり、装置タイプはクラスターイオン
ビーム形のイオンビーム蒸着装置である。図において、
１は真空槽、10は基板、41は蒸着材料を充填するルツ
ボ、42はこのルツボ41を加熱する加熱用フィラメント、
43はルツボ41の上部に設けられたノズル、45はこのノズ
ル43から噴出した蒸気またはクラスターである。46はこ
の蒸気またはクラスター45に電子を照射して一部をイオ
ン化するイオン化フィラメント、48はイオン化された蒸
気またはクラスター45を基板10に向けて加速する加速電
極である。
計ルールは16ＭビットＤＲＡＭ以降ではハーフミクロン
以下になってきた。アルミニウム配線膜に沿って設けら
れるコンタクトホールは、64ＭビットＤＲＡＭでは直径
0.5 μｍ、アスペクト比２以上であり、256 ＭビットＤ
ＲＡＭでは直径0.3 μｍ、アスペクト比５程度と言われ
ている。さらに、将来、計画されている１ＧビットＤＲ
ＡＭでは一層、酷しい直径やアスペクト比となるであろ
う。このような状況では、マイグレーションによる断線
に対して一層高い信頼性が要求されている。図３は例え
ば特開昭63-224215 号公報に示された従来の半導体用配
線膜の形成装置であり、装置タイプはクラスターイオン
ビーム形のイオンビーム蒸着装置である。図において、
１は真空槽、10は基板、41は蒸着材料を充填するルツ
ボ、42はこのルツボ41を加熱する加熱用フィラメント、
43はルツボ41の上部に設けられたノズル、45はこのノズ
ル43から噴出した蒸気またはクラスターである。46はこ
の蒸気またはクラスター45に電子を照射して一部をイオ
ン化するイオン化フィラメント、48はイオン化された蒸
気またはクラスター45を基板10に向けて加速する加速電
極である。
【０００３】次に動作について説明する。ルツボ41に半
導体用配線膜のための蒸着材料としてアルミニウムを充
填し、真空槽１を10-6Torrまで真空引きする。加熱用フ
ィラメント42に通電するとルツボ41が加熱されて、アル
ミニウムが蒸発し、ノズル43からアルミニウム蒸気が噴
出する。この時、アルミニウム蒸気は断熱膨張して冷却
され、過冷却状態となり一部が100 ないし1000個程度の
原子が結合してクラスターと呼ばれる塊状原子集団とな
り、すなわち蒸気またはクラスター45が形成される。こ
の蒸気またはクラスター45は、イオン化フィラメント46
から放出された電子ビームによって一部がイオン化さ
れ、加速電極48によって加速され、中性の蒸気またはク
ラスターとともに基板10に照射されて配線膜が形成され
る。この配線膜の蒸着状況を調べると、直径１μｍや0.
5 μｍの微細なコンタクトホールでは、ホールの底面に
は十分な被膜が得られるが、ホールの側壁の被膜の膜厚
はこれに比べて薄くなっており、段差のある部分の被覆
能力が低いという状況であった。この配線膜の薄くなっ
ている部分では、電界あるいは応力集中によってアルミ
ニウム原子がマイグレーションを生じて配線の断線が起
こる危険性がある。
導体用配線膜のための蒸着材料としてアルミニウムを充
填し、真空槽１を10-6Torrまで真空引きする。加熱用フ
ィラメント42に通電するとルツボ41が加熱されて、アル
ミニウムが蒸発し、ノズル43からアルミニウム蒸気が噴
出する。この時、アルミニウム蒸気は断熱膨張して冷却
され、過冷却状態となり一部が100 ないし1000個程度の
原子が結合してクラスターと呼ばれる塊状原子集団とな
り、すなわち蒸気またはクラスター45が形成される。こ
の蒸気またはクラスター45は、イオン化フィラメント46
から放出された電子ビームによって一部がイオン化さ
れ、加速電極48によって加速され、中性の蒸気またはク
ラスターとともに基板10に照射されて配線膜が形成され
る。この配線膜の蒸着状況を調べると、直径１μｍや0.
5 μｍの微細なコンタクトホールでは、ホールの底面に
は十分な被膜が得られるが、ホールの側壁の被膜の膜厚
はこれに比べて薄くなっており、段差のある部分の被覆
能力が低いという状況であった。この配線膜の薄くなっ
ている部分では、電界あるいは応力集中によってアルミ
ニウム原子がマイグレーションを生じて配線の断線が起
こる危険性がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したような半導体
用配線膜の形成方法では、微細なコンタクトホールの側
壁の配線膜が薄くなり、この薄くなった部分に電界ある
いは応力が集中すると配線膜の金属原子がマイグレーシ
ョンを生じて配線の断線が起こる危険性があった。すな
わち、いわゆる段差被覆能力に乏しいという問題点があ
った。
用配線膜の形成方法では、微細なコンタクトホールの側
壁の配線膜が薄くなり、この薄くなった部分に電界ある
いは応力が集中すると配線膜の金属原子がマイグレーシ
ョンを生じて配線の断線が起こる危険性があった。すな
わち、いわゆる段差被覆能力に乏しいという問題点があ
った。
【０００５】この発明は以上のような問題点を解決する
ためになされたもので、高いアスペクト比の微細なコン
タクトホールへの段差被覆性が高い半導体用配線膜が形
成できる形成方法と形成装置を得ることを目的とする。
ためになされたもので、高いアスペクト比の微細なコン
タクトホールへの段差被覆性が高い半導体用配線膜が形
成できる形成方法と形成装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体用
配線膜の形成方法においては、高真空度で蒸着が行われ
る物理蒸着装置の真空槽の中に所望の圧力の希ガスを導
入して蒸着するようにしたものである。
配線膜の形成方法においては、高真空度で蒸着が行われ
る物理蒸着装置の真空槽の中に所望の圧力の希ガスを導
入して蒸着するようにしたものである。
【０００７】また、希ガスのガス圧は、約10-6から２×
10-4Torrにしたものである。
10-4Torrにしたものである。
【０００８】この発明に係る半導体用配線膜の形成方法
においては、物理蒸着装置の真空槽を10-6Torrよりも高
い所望の真空度にして蒸着するようにしたものである。
においては、物理蒸着装置の真空槽を10-6Torrよりも高
い所望の真空度にして蒸着するようにしたものである。
【０００９】この発明に係る半導体用配線膜の形成装置
においては、真空槽の中に基板を配置し、この基板に対
向して蒸気発生源を設け、この蒸気発生源と基板との間
に蒸気をイオン化するイオン化手段を配置し、このイオ
ン化された蒸気を蒸気ビームとして加速手段により基板
に向けて運動エネルギーを付与し、真空槽の中に希ガス
を導入してこの希ガスのガス圧をガス圧制御手段で制御
する。
においては、真空槽の中に基板を配置し、この基板に対
向して蒸気発生源を設け、この蒸気発生源と基板との間
に蒸気をイオン化するイオン化手段を配置し、このイオ
ン化された蒸気を蒸気ビームとして加速手段により基板
に向けて運動エネルギーを付与し、真空槽の中に希ガス
を導入してこの希ガスのガス圧をガス圧制御手段で制御
する。
【００１０】また、位置移動手段により蒸気ビームと基
板との間に相対的な位置の移動を行うようにしたもので
ある。
板との間に相対的な位置の移動を行うようにしたもので
ある。
【００１１】この発明に係る半導体用配線膜の形成装置
においては、真空槽の中に基板を配置し、この基板に対
向して蒸気発生源を設け、この蒸気発生源と基板との間
に蒸気をイオン化するイオン化手段を配置し、このイオ
ン化された蒸気を蒸気ビームとして加速手段により基板
に向けて運動エネルギーを付与し、真空度制御手段によ
り真空槽を10-6Torrよりも高い所望の真空度に制御し、
位置移動手段により蒸気ビームと基板との間に相対的な
位置の移動を行うようにする。
においては、真空槽の中に基板を配置し、この基板に対
向して蒸気発生源を設け、この蒸気発生源と基板との間
に蒸気をイオン化するイオン化手段を配置し、このイオ
ン化された蒸気を蒸気ビームとして加速手段により基板
に向けて運動エネルギーを付与し、真空度制御手段によ
り真空槽を10-6Torrよりも高い所望の真空度に制御し、
位置移動手段により蒸気ビームと基板との間に相対的な
位置の移動を行うようにする。
【００１２】
【作用】この発明においては、真空槽の中に希ガスを導
入してそのガス圧を制御すると、蒸気ビームの平均自由
行程が変わり、コンタクトホールの底面および側壁に良
好な膜厚の半導体用配線膜の形成が行われる。
入してそのガス圧を制御すると、蒸気ビームの平均自由
行程が変わり、コンタクトホールの底面および側壁に良
好な膜厚の半導体用配線膜の形成が行われる。
【００１３】真空槽の真空度を10-6Torrよりも高くして
その真空度を制御すると、蒸気ビームの平均自由行程が
変わり、微細なコンタクトホールの底面および側壁に良
好な膜厚の半導体用配線膜の形成が行われる。
その真空度を制御すると、蒸気ビームの平均自由行程が
変わり、微細なコンタクトホールの底面および側壁に良
好な膜厚の半導体用配線膜の形成が行われる。
【００１４】蒸着時に位置移動手段で、蒸気ビームと基
板との間に相対的な位置の移動を行うと、均一な蒸着が
行われる。
板との間に相対的な位置の移動を行うと、均一な蒸着が
行われる。
【００１５】
【実施例】実施例１．以下、この発明の一実施例を図に
ついて説明する。図１において、１は真空槽、10は配線
膜が形成される基板、18は基板10の回転機構、17は基板
10を加熱するヒーター、20、30および50は基板10の真下
にそれぞれアルミニウム、銅、シリコンの蒸着材料が充
填され、垂直上向きに配置された３個のクラスターイオ
ンビーム形のイオンビーム蒸着装置である。21、31およ
び51はそれぞれ蒸着材料を充填するルツボ、22、32およ
び52はルツボ21、31および51を加熱する加熱用フィラメ
ント、23、33および53はルツボ21、31および51に設けら
れたノズルである。25、35および55は蒸気またはクラス
ターであり、26、36および56は蒸気またはクラスター2
5、35および55をイオン化するイオン化フィラメントで
ある。28、38および58はイオン化された蒸気またはクラ
スター25、35および55を基板10に向けて加速して照射す
る加速電極である。60は基板10近傍にアルゴンガスを導
入するガス導入手段、61は真空槽１の中のガス圧を所望
の圧力に制御するための流量調整弁である。
ついて説明する。図１において、１は真空槽、10は配線
膜が形成される基板、18は基板10の回転機構、17は基板
10を加熱するヒーター、20、30および50は基板10の真下
にそれぞれアルミニウム、銅、シリコンの蒸着材料が充
填され、垂直上向きに配置された３個のクラスターイオ
ンビーム形のイオンビーム蒸着装置である。21、31およ
び51はそれぞれ蒸着材料を充填するルツボ、22、32およ
び52はルツボ21、31および51を加熱する加熱用フィラメ
ント、23、33および53はルツボ21、31および51に設けら
れたノズルである。25、35および55は蒸気またはクラス
ターであり、26、36および56は蒸気またはクラスター2
5、35および55をイオン化するイオン化フィラメントで
ある。28、38および58はイオン化された蒸気またはクラ
スター25、35および55を基板10に向けて加速して照射す
る加速電極である。60は基板10近傍にアルゴンガスを導
入するガス導入手段、61は真空槽１の中のガス圧を所望
の圧力に制御するための流量調整弁である。
【００１６】上述したように構成された装置において、
イオンビーム蒸着装置20、30および50であるクラスター
イオン形蒸着装置を稼動させると、ルツボ21、31および
51内にそれぞれ充填されたアルミニウム、銅、シリコン
の蒸着材料は加熱用フィラメント22、32および52によっ
て加熱され、蒸発するとノズル23、33および53より高真
空中に噴出してクラスター25、35および55が形成され
る。このクラスターの一部がイオン化フィラメント26、
36および56から放出される電子によってイオン化された
後、加速電極28、38および58によって加速され、基板10
表面に蒸着されて配線膜が形成される。このとき加速電
極28、38および58によって印加されるバイアス電圧を制
御して、イオン化された蒸気またはクラスターの基板10
に照射される運動エネルギーを最適に制御すると共に、
イオン化フィラメント26、36および56から放出される電
子を増加させてイオン量を増加させることで、高いアス
ペクト比の微細コンタクトホールの底部に蒸着されるク
ラスター量を増加させることができる。
イオンビーム蒸着装置20、30および50であるクラスター
イオン形蒸着装置を稼動させると、ルツボ21、31および
51内にそれぞれ充填されたアルミニウム、銅、シリコン
の蒸着材料は加熱用フィラメント22、32および52によっ
て加熱され、蒸発するとノズル23、33および53より高真
空中に噴出してクラスター25、35および55が形成され
る。このクラスターの一部がイオン化フィラメント26、
36および56から放出される電子によってイオン化された
後、加速電極28、38および58によって加速され、基板10
表面に蒸着されて配線膜が形成される。このとき加速電
極28、38および58によって印加されるバイアス電圧を制
御して、イオン化された蒸気またはクラスターの基板10
に照射される運動エネルギーを最適に制御すると共に、
イオン化フィラメント26、36および56から放出される電
子を増加させてイオン量を増加させることで、高いアス
ペクト比の微細コンタクトホールの底部に蒸着されるク
ラスター量を増加させることができる。
【００１７】アルゴンガスを導入するガス導入手段60に
より、基板10の近傍にアルゴンガスを導入して、真空槽
１内のガス圧を所望のガス圧になるように流量調整弁61
により調整すると、蒸気およびクラスタービーム25、35
および55の平均自由行程が変化し、特に基板10の近傍に
ガスを導入しガス圧を増加させると、基板10の近傍に到
達したビームはアルゴンガス粒子に衝突して直進性が変
化し、ビアホールまたはコンタクトホールの底部に到達
するよりも壁面円筒部に到達して、壁面に蒸着される量
が増加する。
より、基板10の近傍にアルゴンガスを導入して、真空槽
１内のガス圧を所望のガス圧になるように流量調整弁61
により調整すると、蒸気およびクラスタービーム25、35
および55の平均自由行程が変化し、特に基板10の近傍に
ガスを導入しガス圧を増加させると、基板10の近傍に到
達したビームはアルゴンガス粒子に衝突して直進性が変
化し、ビアホールまたはコンタクトホールの底部に到達
するよりも壁面円筒部に到達して、壁面に蒸着される量
が増加する。
【００１８】具体的には、図２に示すように、ガス圧が
10-6Torr程度以下では、平均自由行程は2500cm以上とな
りアルゴン粒子との衝突確率が低く、ビームの直進性が
高くなり、ホールの底部に蒸着される量が多く側壁部に
蒸着される量は少なくなる。一方、ガス圧が10-3Torr程
度以上では平均自由行程は2.5cm 以下となり、アルゴン
粒子との衝突確率が高く、そのためビームの直進性が悪
く、進路が曲げられ、ホールの底部に蒸着される量より
も側壁部に蒸着される量の方が多くなる。従ってハーフ
ミクロン程度の細いホールの場合は、ホールの入口部に
蒸着される量が多く、穴が塞がってしまうことになる。
つまり、この間にある真空度10-4Torr程度では、平均自
由行程は25cm程度となり、ホールの底部に蒸着される量
と側壁部に蒸着される量が釣り合って良好な段差被覆性
が得られる。この時のアルゴンガスの圧力はホールの穴
径によって制御する必要があり、上述の超微細な加工を
要する直径0.3 μｍのホールのことを考慮すると、約10
-6から２×10-4Torrがこの加工に有効なアルゴンガスの
圧力範囲である。
10-6Torr程度以下では、平均自由行程は2500cm以上とな
りアルゴン粒子との衝突確率が低く、ビームの直進性が
高くなり、ホールの底部に蒸着される量が多く側壁部に
蒸着される量は少なくなる。一方、ガス圧が10-3Torr程
度以上では平均自由行程は2.5cm 以下となり、アルゴン
粒子との衝突確率が高く、そのためビームの直進性が悪
く、進路が曲げられ、ホールの底部に蒸着される量より
も側壁部に蒸着される量の方が多くなる。従ってハーフ
ミクロン程度の細いホールの場合は、ホールの入口部に
蒸着される量が多く、穴が塞がってしまうことになる。
つまり、この間にある真空度10-4Torr程度では、平均自
由行程は25cm程度となり、ホールの底部に蒸着される量
と側壁部に蒸着される量が釣り合って良好な段差被覆性
が得られる。この時のアルゴンガスの圧力はホールの穴
径によって制御する必要があり、上述の超微細な加工を
要する直径0.3 μｍのホールのことを考慮すると、約10
-6から２×10-4Torrがこの加工に有効なアルゴンガスの
圧力範囲である。
【００１９】実施例２．上記実施例１では、真空槽１へ
の導入ガスとしてアルゴンを用いたが、配線膜形成の反
応成分として寄与しないヘリウム、ネオン、アルゴン、
クリプトン、キセノン、ラドンの希ガスであれば上記と
同様な効果を奏する。
の導入ガスとしてアルゴンを用いたが、配線膜形成の反
応成分として寄与しないヘリウム、ネオン、アルゴン、
クリプトン、キセノン、ラドンの希ガスであれば上記と
同様な効果を奏する。
【００２０】実施例３．また、配線膜形成の途中で希ガ
スのガス圧を変化させてもよく、例えば成膜の初期には
ガス圧を低くしてホールの底部への成膜を優先させ、そ
の後ガス圧を高くしてホールの側壁部への成膜が行われ
るようにしてもよい。また、この逆の順序で成膜しても
同様な効果があることは勿論である。
スのガス圧を変化させてもよく、例えば成膜の初期には
ガス圧を低くしてホールの底部への成膜を優先させ、そ
の後ガス圧を高くしてホールの側壁部への成膜が行われ
るようにしてもよい。また、この逆の順序で成膜しても
同様な効果があることは勿論である。
【００２１】実施例４．上記実施例２では、平均自由行
程を調節するためのガスが配線膜形成の反応成分として
寄与しないよう不活性な希ガスを用いることを述べた。
例えば、平均自由行程を調節するために空気を用いたと
すると、イオン化の過程で窒素イオンや酸素イオンが生
成し、成膜の際に窒素化物や酸化物が生じて所望の組成
の配線膜が得られないという事態が生じる。しかしなが
ら、これはガス圧の問題であり、低いガス圧であれば、
たとえ空気であっても配線膜の組成に影響を与えない。
この影響が現れるのは発明者等の経験によれば10-6Torr
以上のガス圧である。従って、10-6Torrよりも高い真空
度、すなわち10-6Torrよりも低いガス圧であれば、勿論
希ガスであってもよいが、特にガスを加えない、自然に
生じる真空であっても、超微細なコンタクトホールに配
線膜を形成する際の平均自由行程の調節に供することが
できる。この実施例４に上記実施例３のような真空度の
変化を組み合わせて成膜を行うと超微細コンタクトホー
ルの底面部と側壁部に十分な厚さの成膜を行うことがで
きる。
程を調節するためのガスが配線膜形成の反応成分として
寄与しないよう不活性な希ガスを用いることを述べた。
例えば、平均自由行程を調節するために空気を用いたと
すると、イオン化の過程で窒素イオンや酸素イオンが生
成し、成膜の際に窒素化物や酸化物が生じて所望の組成
の配線膜が得られないという事態が生じる。しかしなが
ら、これはガス圧の問題であり、低いガス圧であれば、
たとえ空気であっても配線膜の組成に影響を与えない。
この影響が現れるのは発明者等の経験によれば10-6Torr
以上のガス圧である。従って、10-6Torrよりも高い真空
度、すなわち10-6Torrよりも低いガス圧であれば、勿論
希ガスであってもよいが、特にガスを加えない、自然に
生じる真空であっても、超微細なコンタクトホールに配
線膜を形成する際の平均自由行程の調節に供することが
できる。この実施例４に上記実施例３のような真空度の
変化を組み合わせて成膜を行うと超微細コンタクトホー
ルの底面部と側壁部に十分な厚さの成膜を行うことがで
きる。
【００２２】実施例５．上記実施例１では、基板10の近
傍にアルゴンガスを導入したが、これは基板10をアルゴ
ンガス雰囲気で包み、上記の平均自由行程を適切に選択
することによる効果を狙ったものであるが、短時間の後
にはアルゴンガスは拡散により均一な分圧になってしま
うので、アルゴンガスの導入手段は真空槽１のどの部分
に設けても同様な効果が得られる。
傍にアルゴンガスを導入したが、これは基板10をアルゴ
ンガス雰囲気で包み、上記の平均自由行程を適切に選択
することによる効果を狙ったものであるが、短時間の後
にはアルゴンガスは拡散により均一な分圧になってしま
うので、アルゴンガスの導入手段は真空槽１のどの部分
に設けても同様な効果が得られる。
【００２３】実施例６．蒸着物質は、電気抵抗が低く安
価なアルミニウムのみであってもよいが、配線膜のマイ
グレーションを抑える意味からは、アルミニウムと銅の
組み合わせかまたはこれにシリコン、タングステンシリ
サイド、チタンシリサイドのうちから選んだ物質を加え
た蒸着物質の組合せが適切である。これらの組成はアル
ミニウムが95〜99.5％、その他の元素は５〜0.5 ％が、
マイグレーション抑制の観点から適切である。
価なアルミニウムのみであってもよいが、配線膜のマイ
グレーションを抑える意味からは、アルミニウムと銅の
組み合わせかまたはこれにシリコン、タングステンシリ
サイド、チタンシリサイドのうちから選んだ物質を加え
た蒸着物質の組合せが適切である。これらの組成はアル
ミニウムが95〜99.5％、その他の元素は５〜0.5 ％が、
マイグレーション抑制の観点から適切である。
【００２４】実施例７．上記実施例１では、クラスター
イオンビーム形のイオンビーム蒸着装置を用いたが、そ
の他の蒸着装置、例えば真空蒸着装置（電子ビームやレ
ーザービームを用いて蒸発させる装置を含む）、イオン
プレーティング装置、分子線エピタキシー装置、イオン
ビームスパッタ装置などの高真空度で蒸着が行われる物
理蒸着装置にも適用できる。ただし、物理蒸着装置で
も、10-3Torr以上の高いガス圧でアルゴンガスを導入す
るマグネトロンスパッタ装置は、低真空度であるが故に
アルゴンガスで平均自由行程を調整できないので上記の
段差被覆能力が得られない。
イオンビーム形のイオンビーム蒸着装置を用いたが、そ
の他の蒸着装置、例えば真空蒸着装置（電子ビームやレ
ーザービームを用いて蒸発させる装置を含む）、イオン
プレーティング装置、分子線エピタキシー装置、イオン
ビームスパッタ装置などの高真空度で蒸着が行われる物
理蒸着装置にも適用できる。ただし、物理蒸着装置で
も、10-3Torr以上の高いガス圧でアルゴンガスを導入す
るマグネトロンスパッタ装置は、低真空度であるが故に
アルゴンガスで平均自由行程を調整できないので上記の
段差被覆能力が得られない。
【００２５】実施例８．また、上記実施例１では、基板
10の回転機構18を用いたが、これは基板10に均一な組成
や膜厚の蒸着膜を得るためのものであり、従って蒸気ビ
ームと基板との間に相対的な位置の移動があればよい。
例えば、基板10の回転ではなく、横方向または上下方向
に位置の移動をさせてもよく、ルツボ22、32および52を
始めとする蒸着源の位置の移動をさせることもよく、ま
た、電界や磁界をかけてイオンビームを振らせたり廻し
たりすることも同様な効果がある。
10の回転機構18を用いたが、これは基板10に均一な組成
や膜厚の蒸着膜を得るためのものであり、従って蒸気ビ
ームと基板との間に相対的な位置の移動があればよい。
例えば、基板10の回転ではなく、横方向または上下方向
に位置の移動をさせてもよく、ルツボ22、32および52を
始めとする蒸着源の位置の移動をさせることもよく、ま
た、電界や磁界をかけてイオンビームを振らせたり廻し
たりすることも同様な効果がある。
【００２６】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に記載されるような効果を奏する。
れているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００２７】高真空度で蒸着が行われる物理蒸着装置の
真空槽の中に所望の圧力の希ガスを導入して蒸着するよ
うにしたので、微細でアスペクト比の高いコンタクトホ
ールの底面および側面にも十分な厚さの配線膜が形成さ
れ、マイグレーションによる断線を防止する。
真空槽の中に所望の圧力の希ガスを導入して蒸着するよ
うにしたので、微細でアスペクト比の高いコンタクトホ
ールの底面および側面にも十分な厚さの配線膜が形成さ
れ、マイグレーションによる断線を防止する。
【００２８】物理蒸着装置の真空槽を10-6Torrよりも高
い所望の真空度にして蒸着するようにしたので、微細で
アスペクト比の高いコンタクトホールの底面および側面
にも十分な厚さの配線膜が形成され、マイグレーション
による断線を防止する。
い所望の真空度にして蒸着するようにしたので、微細で
アスペクト比の高いコンタクトホールの底面および側面
にも十分な厚さの配線膜が形成され、マイグレーション
による断線を防止する。
【００２９】蒸気ビームと基板との間に相対的な位置の
移動を行う位置移動手段を設けたので、均一な配線膜が
形成される。
移動を行う位置移動手段を設けたので、均一な配線膜が
形成される。
【図１】この発明の実施例１を示す構成図である。
【図２】この発明の実施例１の動作を示す説明図であ
る。
る。
【図３】従来の半導体用配線膜の形成方法を示す構成図
である。
である。
１ 真空槽 10 基板 18 回転機構 20、30、50 イオンビーム蒸着装置 21、31、51 ルツボ 22、32、52 加熱用フィラメント 23、33、53 ノズル 25、35、55 蒸気またはクラスター 26、36、56 イオン化フィラメント 28、38、58 加速電極 60 ガス導入手段 61 ガス流量調整弁
【手続補正書】
【提出日】平成４年５月１１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】次に動作について説明する。ツルボ41に半
導体用配線膜のための蒸着材料としてアルミニウムを充
填し、真空槽１を10-6Torr以下まで真空引きする。加熱
用フィラメント42に通電するとツルボ41が加熱されて、
アルミニウムが蒸発し、ノズル43からアルミニウム蒸気
が噴出する。この時、アルミニウム蒸気は断熱膨張して
冷却され、過冷却状態となり一部が100 ないし1000個程
度の原子が結合してクラスターと呼ばれる塊状原子集団
となり、すなわち蒸気またはクラスター45が形成され
る。この蒸気またはクラスター45は、イオン化フィラメ
ント46から放出された電子ビームによって一部がイオン
化され、加速電極48によって加速され、中性の蒸気また
はクラスターとともに基板10に照射されて配線膜が形成
される。この配線膜の蒸着状況を調べると、直径１μｍ
や0.5 μｍの微細なコンタクトホールでは、ホールの底
面には十分な被膜が得られるが、ホールの側壁の被膜の
膜厚はこれに比べて薄くなっており、段差のある部分の
被覆能力が低いという状況であった。この配線膜の薄く
なっている部分では、電界あるいは応力集中によってア
ルミニウム原子がマイグレーションを生じて配線の断線
が起こる危険性がある。
導体用配線膜のための蒸着材料としてアルミニウムを充
填し、真空槽１を10-6Torr以下まで真空引きする。加熱
用フィラメント42に通電するとツルボ41が加熱されて、
アルミニウムが蒸発し、ノズル43からアルミニウム蒸気
が噴出する。この時、アルミニウム蒸気は断熱膨張して
冷却され、過冷却状態となり一部が100 ないし1000個程
度の原子が結合してクラスターと呼ばれる塊状原子集団
となり、すなわち蒸気またはクラスター45が形成され
る。この蒸気またはクラスター45は、イオン化フィラメ
ント46から放出された電子ビームによって一部がイオン
化され、加速電極48によって加速され、中性の蒸気また
はクラスターとともに基板10に照射されて配線膜が形成
される。この配線膜の蒸着状況を調べると、直径１μｍ
や0.5 μｍの微細なコンタクトホールでは、ホールの底
面には十分な被膜が得られるが、ホールの側壁の被膜の
膜厚はこれに比べて薄くなっており、段差のある部分の
被覆能力が低いという状況であった。この配線膜の薄く
なっている部分では、電界あるいは応力集中によってア
ルミニウム原子がマイグレーションを生じて配線の断線
が起こる危険性がある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/285 Ｐ 7738−4Ｍ 21/3205 21/90 Ａ 7735−4Ｍ
Claims (6)
- 【請求項１】 基板を配置した高真空度の真空槽の中
で、この基板に配線被膜用蒸着物質を蒸着する物理蒸着
装置を用いて半導体用配線膜を形成する形成方法におい
て、上記真空槽の中に所望の圧力の希ガスを導入して蒸
着するようにしたことを特徴とする半導体用配線膜の形
成方法。 - 【請求項２】 希ガスのガス圧は、約10-6から２×10-4
Torrであることを特徴とする請求項第１項記載の半導体
用配線膜の形成方法。 - 【請求項３】 基板を配置した高真空度の真空槽の中
で、この基板に配線被膜用蒸着物質を蒸着する物理蒸着
装置を用いて半導体用配線膜を形成する形成方法におい
て、10-6Torrよりも高い所望の真空度で蒸着するように
したことを特徴とする半導体用配線膜の形成方法。 - 【請求項４】 基板が配置される真空槽、この基板に対
向して設けられた蒸気発生源、この蒸気発生源と上記基
板との間に配置され、この蒸気をイオン化するイオン化
手段、このイオン化手段によってイオン化された蒸気を
蒸気ビームとして上記基板に向けて運動エネルギーを付
与する加速手段、上記真空槽の中に希ガスを導入して、
この希ガスのガス圧を制御するガス圧制御手段を備えた
ことを特徴とする半導体用配線膜の形成装置。 - 【請求項５】 蒸気ビームと基板との間に相対的な位置
の移動を行う位置移動手段を備えたことを特徴とする請
求項第４項記載の半導体用配線膜の形成装置。 - 【請求項６】 基板が配置される真空槽、この基板に対
向して設けられた蒸気発生源、この蒸気発生源と上記基
板との間に配置され、この蒸気をイオン化するイオン化
手段、このイオン化手段によってイオン化された蒸気を
蒸気ビームとして上記基板に向けて運動エネルギーを付
与する加速手段、上記真空槽を10-6Torrよりも高い所望
の真空度に制御する真空度制御手段、上記蒸気ビームと
上記基板との間に相対的な位置の移動を行う位置移動手
段を備えたことを特徴とする半導体用配線膜の形成装
置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4060858A JPH05267473A (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | 半導体用配線膜の形成方法および形成装置 |
| EP93100189A EP0551117A2 (en) | 1992-01-08 | 1993-01-07 | Large scale integrated circuit device and thin film forming method and apparatus for the same |
| KR1019930000136A KR0126457B1 (ko) | 1992-01-08 | 1993-01-07 | 집적회로, 그 제조방법 및 그 박막형성장치 |
| US08/414,014 US5561326A (en) | 1992-01-08 | 1995-03-30 | Large scale integrated circuit device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4060858A JPH05267473A (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | 半導体用配線膜の形成方法および形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05267473A true JPH05267473A (ja) | 1993-10-15 |
Family
ID=13154503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4060858A Pending JPH05267473A (ja) | 1992-01-08 | 1992-03-18 | 半導体用配線膜の形成方法および形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05267473A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002203963A (ja) * | 2000-12-28 | 2002-07-19 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JP2011054937A (ja) * | 2009-07-10 | 2011-03-17 | Imec | 基板上に単結晶層を作製する方法 |
| JP2012517102A (ja) * | 2009-02-04 | 2012-07-26 | マイクロン テクノロジー， インク． | ガスクラスターイオンビームを用いてメモリセルを形成する方法 |
-
1992
- 1992-03-18 JP JP4060858A patent/JPH05267473A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002203963A (ja) * | 2000-12-28 | 2002-07-19 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JP2012517102A (ja) * | 2009-02-04 | 2012-07-26 | マイクロン テクノロジー， インク． | ガスクラスターイオンビームを用いてメモリセルを形成する方法 |
| US8614499B2 (en) | 2009-02-04 | 2013-12-24 | Micron Technology, Inc. | Memory cell having heater material and variable resistance material embedded within insulating material |
| JP2011054937A (ja) * | 2009-07-10 | 2011-03-17 | Imec | 基板上に単結晶層を作製する方法 |
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