JPH07235513A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置の不良品に記されたマークを光散
乱強度測定器で正確に認識できるようにする。 【構成】 ウエハ１の鏡面状態のＰ層２と粗面状態のＮ
層３とが共存する表面全面にアルミニウム膜をスパッタ
リングにより成膜するとき、または成膜後に、粗面化処
理にてアルミニウム膜の表面を粗面に形成する。その
後、アルミニウム膜にパターニングとエッチングとを施
すことにより、電極４Ａ、５Ａがウエハ１の表面に存在
するＰ層２とＮ層３との上に形成され、これら電極４
Ａ、５Ａの表面粗さは例えば０．０３〜０．０５μｍの
範囲で均一になっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばトランジスタ
のような半導体装置およびその製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】図１０は例えば１９８４年にオーム社発
行の「半導体ハンドブック」第４０４頁に開示された、
従来の半導体装置を示す断面図である。図１０におい
て、ウエハ１の表面には表面粗さの異なるＰ層２とＮ層
３とが共存し、Ｐ層２の表面とＮ層３の表面それぞれに
は金属または合金製の電極４，５が形成され、このＰ層
２上の電極４の表面は鏡面で、Ｎ層３上の電極５の表面
は粗面になっている。具体的には、図９に示す半導体装
置は、ウエハ１のＰ層２とＮ層３とが共存する表面全面
に金属膜または合金膜の例としてアルミニウム膜をアル
ゴンガス雰囲気中のスパッタリングで成膜し、このアル
ミニウム膜にパターニングとエッチングとを施すことに
より、電極４，５がウエハ１の表面に存在するＰ層２と
Ｎ層３との上に形成されたものである。

【０００３】次に、上記半導体装置の製造方法を図１１
を用いて説明する。Ｐ層２とＮ層３とが共存するウエハ
１の表面を希沸酸によりエッチングし、ウエハ１の表面
の自然酸化膜を除去する。この自然酸化膜が除去された
ウエハ１を図１１に示すスパッタ装置の成膜室６内に装
着し、成膜室６内を真空ポンプ７により１０^-6Ｔｏｒｒ
程度以下に排気した後、アルゴンガスをガス供給管８か
ら成膜室６内に導入し、成膜室６内の圧力を１０^-3〜１
０^-2Ｔｏｒｒ程度に調整する。その状態で、酸素を含有
しない無酸素アルミニウムターゲット９に負の電圧を印
加し、この無酸素アルミニウムターゲット９をスパッタ
させると、このスパッタされたアルミニウム原子がウエ
ハ１上に堆積すると同時に表面拡散を起こし、アルミニ
ウム膜１０が膜の表面エネルギを小さくするように平坦
化されながらウエハ１上に所定の厚さに形成される。こ
の成膜されたウエハ１を成膜室６から取り出し、アルミ
ニウム膜１０にパターニングとエッチングとを施すこと
により、図１０に示す半導体装置としての半導体チップ
が製造される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような半導体装
置では図１０に示すように、Ｎ層３の表面の粗さはＰ層
２のそれよりも大きいので、Ｐ層２上に形成された電極
４の表面は鏡面で、Ｎ層３上に形成された電極５の表面
は粗面となり、表面反射率が単一の半導体装置内で不均
一となる。一方、図１０に示すように製造された半導体
装置は性能評価試験によって良否判定され、不良と判定
された半導体装置の表面にはインクでマークを付ける。
その後、組み立て工程において、半導体装置の表面に光
を照射し、マークが有るものと無いものとの光の散乱強
度を測定することにより、良品と不良品との区別がなさ
れる。よって、組み立て工程において、Ｐ層２上の電極
４の表面は鏡面であるため入射光をほとんど全反射し、
また不良品に記されたマーク上では入射光はほとんど吸
収され、光の散乱強度測定器がＰ層２上の電極４の表面
および不良品に記されたマークの表面からの散乱光をほ
とんど同じように検知できないため、マークとＰ層２上
の電極４とを区別できず、良品と不良品との認識不良を
引き起こすという問題があった。

【０００５】この発明は上記のような組み立て工程で生
じる課題を解決するためになされたもので、その目的は
アルミニウム膜のような金属膜または合金膜の表面を粗
面化し、不良品に記されたマークを正確に認識できるよ
うにすることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項第１項に記載した
第１の発明に係る半導体装置は、ウエハの表面上に共存
する表面粗さを異にする複数の層それぞれの上に位置す
る金属膜または合金膜の表面が粗面に形成される構成と
したものである。

【０００７】請求項第２項に記載した第２の発明に係る
製造方法は、アルゴンガスと酸素を構成元素とするガス
とからなる雰囲気中で金属ターゲットまたは合金ターゲ
ットをスパッタすることにより、表面粗さを異にする複
数の層が共存するウエハの表面上に金属膜または合金膜
を形成する構成である。

【０００８】請求項第３項に記載した第３の発明に係る
製造方法は、アルゴンガス雰囲気中で金属ターゲットま
たは合金ターゲットをスパッタするときにイオンガンに
よるウエハ表面への酸素イオンの照射を併用し、表面粗
さを異にする複数の層が共存するウエハの表面上に金属
膜または合金膜を形成する構成である。

【０００９】請求項第４項に記載した第４の発明に係る
製造方法は、アルゴンガス雰囲気中で表面粗さを異にす
る複数の層が共存するウエハの表面上に金属膜または合
金膜をスパッタするときに、酸素を含有させた有酸素金
属ターゲットまたは有酸素合金ターゲットを用いる構成
である。

【００１０】請求項第５項に記載した第５の発明に係る
製造方法は、表面粗さを異にする複数の層が共存するウ
エハの表面上にスパッタ法にて形成した金属膜または合
金膜の表面をドライエッチングにより粗面化する構成で
ある。

【００１１】請求項第６項に記載した第６の発明に係る
製造方法は、表面粗さを異にする複数の層が共存するウ
エハの表面をドライエッチングまたはウエットエッチン
グにて粗面化し、このウエハの表面上に金属膜または合
金膜をスパッタ法にて形成する構成である。

【００１２】

【作用】第１の発明の半導体装置は、組み立て工程にお
いて、表面粗さを異にする複数の層それぞれの上に形成
された金属膜または合金膜の表面が光散乱強度測定器か
らの光を散乱し、性能評価実験で不良品に記されたマー
クの表面が光散乱強度測定器からの光を吸収するので、
光散乱強度測定器が不良品に記されたマークを正確に認
識できる。

【００１３】第２の発明の製造方法は、活性度の低い酸
素を構成元素とするガスをアルゴンガスの添加ガスとし
ているので、スパッタ前にウエハの表面の酸化を阻止
し、このウエハに形成される金属膜または合金膜とウエ
ハとの界面で低い接触抵抗を確保し、しかも、市販され
ている従前のスパッタ装置がそのまま使用可能であるの
で、実施が容易である。

【００１４】第３の発明の製造方法は、無酸素金属また
は合金ターゲットのスパッタにて、ウエハ上に金属また
は合金膜を或る程度の厚さ形成し、引き続き酸素イオン
を照射しながら無酸素金属または合金ターゲットのスパ
ッタを行うことによって、ウエハの表面上に粗面化され
た金属膜または合金膜を形成するので、ウエハの表面の
酸化を防止しつつ、粗面化された金属膜または合金膜と
ウエハの界面で低い接触抵抗が得られ、しかも、市販さ
れている酸素イオンガンを備えた従前のスパッタ装置と
そのプロセスがそのまま使用可能であるので、実施が容
易である。

【００１５】第４の発明の製造方法は、有酸素金属また
は合金ターゲットのスパッタにて、有酸素金属または合
金ターゲットから活性度の低い酸素を含有するスパッタ
ガス雰囲気を作りながら、ウエハの表面上に粗面化され
た金属膜または合金膜を形成するので、無酸素金属また
は合金ターゲットを有酸素金属または合金ターゲットに
代替するだけで、市販されている従前のスパッタ装置と
そのプロセスがそのまま使用可能であるので、実施が容
易である。

【００１６】第５の発明の製造方法は、金属膜または合
金膜を成膜後、スパッタ装置をそのまま使用し、スパッ
タリング時と同じ圧力下で無酸素金属または合金ターゲ
ットへの電圧印加に代替してウエハに負電圧を印加し、
上記成膜された金属膜または合金膜の表面をスパッタエ
ッチングして、表面が粗面化された金属膜または合金膜
を形成するので、市販されている従前のスパッタ装置と
そのプロセスがそのまま使用可能であるので、実施が容
易である。

【００１７】第６の発明の製造方法は、ウエハの表面を
ドライエッチングまたはウエットエッチングにて粗面化
した後、無酸素金属または合金ターゲットのスパッタに
て、上記粗面化されたウエハの表面上に金属膜または合
金膜を形成することによって、その金属膜または合金膜
の表面がウエハ１の表面の粗面に倣い粗面化されるの
で、市販されている従前のドライエッチング装置または
ウエットエッチングとそのプロセスがそのまま使用可能
であるので、実施が容易である。

【００１８】

【実施例】以下、この発明の各実施例を図１乃至図９を
用い前述の従来例と同一部分に同一符号を付して説明す
る。 実施例１（請求項１に対応）．図１はこの発明の実施例
１としての半導体装置を示す断面図である。図１におい
て、ウエハ１の表面には鏡面状態のＰ層２と粗面状態の
Ｎ層３とが共存し、Ｐ層２の表面とＮ層３の表面それぞ
れにはアルミニウムのような金属膜または合金膜として
の電極４Ａ、５Ａが形成され、これら電極４Ａ、５Ａの
表面粗さは例えば０．０３〜０．０５μｍの範囲で均一
になっている（図４参照）。具体的には、図１に示す半
導体装置は、ウエハ１の鏡面状態のＰ層２と粗面状態の
Ｎ層３とが共存する表面全面に金属膜または合金膜の一
例としてのアルミニウム膜をスパッタリングにより成膜
するとき、または成膜後に、粗面化処理にてアルミニウ
ム膜の表面を粗面に形成し、その後、アルミニウム膜に
パターニングとエッチングとを施すことにより、電極４
Ａ、５Ａがウエハ１の表面に存在するＰ層２とＮ層３と
の上に形成されたものである。

【００１９】したがって、この実施例１によれば、Ｐ層
２上の電極４Ａの表面とＮ層３上の電極５Ａの表面とが
粗面になっているので、組み立て工程での光の散乱強度
による良品と不良品との選別工程において、電極４Ａ、
５Ａの表面では散乱光が明確に検知でき、性能評価試験
によって不良品に記されたマークの表面では散乱光がほ
とんど検知できないため、マークと電極４Ａ、５Ａとが
正確に区別でき、結果として、不良品に記されたマーク
を正確に認識でき、半導体装置の良品と不良品とが正確
に区別できる。

【００２０】実施例２（請求項２に対応）．図２はこの
発明の実施例２としての半導体装置の製造方法に使用す
るスパッタ装置を示す断面図、図３はこの実施例２のア
ルミニウム膜の比抵抗（抵抗率）とスパッタリング時の
酸素流量比との関係の測定結果を示す図、図４はこの実
施例２のＰ層とＮ層および不純物が形成されたいないＳ
ｉウエハ（ｂａｒｅ Ｓｉ）上でのアルミニウム膜の表
面粗さと酸素流量比との関係の測定結果を示す図であ
る。

【００２１】図２において、スパッタ装置は成膜室６と
真空ポンプ７とアルゴンガス（Ａｒガス）および酸素ガ
ス（Ｏ₂ガス）のガス供給管８Ａと無酸素アルミニウム
ターゲット９とを有し、このスパッタ装置で半導体装置
を製造するには、Ｐ層２とＮ層３とが形成された表面の
自然酸化膜が除去されたウエハ１を成膜室６内に装着
し、成膜室６内を真空ポンプ７により１０^-6Ｔｏｒｒ程
度以下に排気した後、アルゴンガス（Ａｒガス）とアル
ゴンガスに対し１０〜１００００ｐｐｍの酸素ガス（Ｏ
₂ガス）とをガス供給管８Ａから成膜室６内に供給し、
成膜室６内の圧力を１０^-3〜１０^-2Ｔｏｒｒ程度に調整
する。その状態で、無酸素アルミニウムターゲット９に
負の電圧を印加し、この無酸素アルミニウムターゲット
９をスパッタさせると、このスパッタされたアルミニウ
ム原子の一部は添加ガスの酸素と反応しながらウエハ１
上に堆積する、あるいは堆積した後に添加ガスの酸素と
反応するなどして、原子レベルで見ると酸化されたアル
ミニウム原子と酸化されないアルミニウム原子とが共存
し、アルミニウム膜１０Ａを構成するアルミニウム原子
の一部が酸化される。酸素と反応したアルミニウム原子
はそうでないアルミニウム原子に比べ表面拡散が起こり
にくいため、アルミニウム膜１０Ａの平坦化が抑制され
る。このため、ウエハ１上には表面全面が０．０３〜
０．２５μｍの範囲で粗面化されたアルミニウム膜１０
Ａが形成される（図４参照）。その後、粗面化されたア
ルミニウム膜１０Ａにパターニングとエッチングとを施
すことにより、図１に示すような電極４Ａ、５Ａがウエ
ハ１の表面に存在するＰ層２とＮ層３との上に形成され
る。

【００２２】図３を考察すると、酸素流量比が５００ｐ
ｐｍを越えると比抵抗が増加し、理論的には電極として
の機能が損なわれると言えるが、実際には、比抵抗の多
少の増加は許容できるので、その比抵抗の増加の傾向か
ら酸素流量比の上限値は１０００ｐｐｍまでと見ること
も可能である。また、酸素流量比の下限値について述べ
ると、スパッタリング時の全圧は１０^-2Ｔｏｒｒ程度で
１０ｐｐｍの酸素を添加した場合、酸素分圧は１０^-7Ｔ
ｏｒｒとなる。通常のスパッタ装置の到達真空度は１０
^-7Ｔｏｒｒ程度であるので、１０ｐｐｍ以下の酸素を制
御するのは実質上困難である。したがって、酸素流量比
の下限値としては１０ｐｐｍ程度が適切であると言え
る。

【００２３】この酸素流量比が１０〜１０００ｐｐｍの
範囲ではアルミニウム膜１０Ａの表面粗さは図４に示す
よに３０〜２００ｎｍ＝０．０３〜０．２μｍの間で変
化し、特に、アルミニウム膜１０ＡのＰ層２上に位置す
る部分の表面粗さ（図４の△印でプロットした曲線参
照）とＮ層３と上に位置する部分の表面粗さ（図４の□
印でプロットとした曲線参照）とは同じように変化して
いる。つまり、図４を考察すると、酸素流量比が１０〜
１０００ｐｐｍの範囲では、Ｐ層２上のアルミニウム膜
１０Ａの表面粗さとＮ層３上のアルミニウム膜１０Ａの
表面粗さとが均一であると言える。さらに、図４を考察
すると、酸素流量比が２００ｐｐｍを越えると、急激に
表面粗さが増加するので、酸素流量比が「０」を含まな
い２００ｐｐｍ以下に設定されると、アルミニウム膜１
０Ａの表面粗さがほぼ一定値に制御される。つまり、ア
ルミニウム膜１０Ａの表面を粗面化するための適正な酸
素添加量の範囲は、成膜速度によって異なるが、例え
ば、成膜速度が０．２５μｍ／ｍｉｎ程度の場合、酸素
添加量が１０〜２００ｐｐｍであれば、電極としての抵
抗率などの電気的特性を損なうことなく、表面粗さのも
を０．０３〜０．０６μｍの範囲で粗面化できる。しか
し、アルミニウム膜１０Ａの酸化の度合いはアルミニウ
ム原子の到達速度、すなわち成膜速度と酸素分子の供給
速度との比で決まるので、成膜速度が速くなれば、適切
な酸素添加量範囲は多いほうに移行させる必要がある。
このため、上記１０〜２００ｐｐｍが適切な酸素添加量
であるのは、成膜速度が０．２５μｍ／ｍｉｎ程度の場
合であるが、スパッタ装置によっては上記数値より１桁
高い成膜速度が得られるので、一般性を考慮すると、酸
素流量比は１０〜１００００ｐｐｍと上限値が１桁高く
なる。

【００２４】この実施例２によれば、活性度の低い酸素
ガスを用いるので、アルミニウム膜１０Ａをアルゴンガ
スに酸素ガスを添加したガス雰囲気中のスパッタリング
で成膜してもウエハ１の表面が酸化することがなく、ア
ルミニウム膜１０Ａとウエハ１との界面で低い接触抵抗
を得ることができる。しかも、アルゴンガスと酸素ガス
とを使用するが、現在、２系統以上のガスラインを有す
るスパッタ装置が市販されいるので、実際にはスパッタ
装置自体には改良を加えることなく実施できる。また、
スパッタ装置が１系統のガスラインしか備えていなくて
も、酸素を混合したアルゴンガスボンベを使用するれば
実施できる。結果として、市販されている従前のスパッ
タ装置をそのまま使用でき、実施が容易である。

【００２５】なお、この実施例２ではアルゴンガスに酸
素ガスを添加した場合を例として説明したが、添加ガス
は例えばＨ₂ＯやＯ₃のように酸化作用のあるガスであれ
ば同様の効果がある。

【００２６】実施例３（請求項３に対応）．図５はこの
発明の実施例３としての半導体装置の製造方法に使用す
るスパッタ装置を示す断面図である。図５において、ス
パッタ装置は成膜室６と真空ポンプ７とアルゴンガスの
ガス供給管８と無酸素アルミニウムターゲット９と酸素
イオン（Ｏ₂ ⁺イオン）を発生するイオンガン１１とを有
し、このスパッタ装置で半導体装置を製造するには、Ｐ
層２とＮ層３とが形成された表面の自然酸化膜が除去さ
れたウエハ１を成膜室６内に装着し、成膜室６内を真空
ポンプ７により１０^-6Ｔｏｒｒ程度以下に排気した後、
アルゴンガスをガス供給管８から成膜室６内に供給し、
成膜室６内の圧力を１０^-3〜１０^-2Ｔｏｒｒ程度に調整
する。その状態で、無酸素アルミニウムターゲット９に
負の電圧を印加し、無酸素アルミニウムターゲット９の
スパッタを開始させる。そして、ウエハ１上に従来と同
様なアルミニウム膜が０．１μｍ程度の厚さに堆積した
後、イオンガン１１から酸素イオンの照射を開始し、酸
素イオンを照射しながら上記無酸素アルミニウムターゲ
ット９のスパッタを行うことにより、上記実施例２と同
様にウエハ１上にはアルミニウム膜１０Ａを構成するア
ルミニウム原子の一部が酸化されながら０．０３〜０．
２μｍの範囲で粗面化されたアルミニウム膜１０Ａが形
成される。その後、粗面化されたアルミニウム膜１０Ａ
にパターニングとエッチングとを施すことにより、図１
に示すような電極４Ａ、５Ａがウエハ１の表面に存在す
るＰ層２とＮ層３との上に形成される。

【００２７】この実施例３によれば、活性度の高い酸素
イオンを用いるので、成膜前にイオン照射を行うとウエ
ハ１の表面が酸化する恐れがある。このため、従来と同
様なアルミニウム膜をある程度形成してから酸化イオン
の照射を行うことによって、ウエハ１の表面が酸化しな
いように保護され、表面が粗面化されたアルミニウム膜
１０Ａとウエハ１との界面で低い接触抵抗を得ることが
できる。

【００２８】なお、この実施例３では酸素イオンを連続
的に照射する場合を例として説明したが、酸素イオンは
断続的に照射しても差し支えない。

【００２９】実施例４（請求項４に対応）．図６はこの
発明の実施例４としての半導体装置の製造方法に使用す
るスパッタ装置を示す断面図である。図６において、ス
パッタ装置は成膜室６と真空ポンプ７とアルゴンガスの
ガス供給管８と１０〜１０００ｐｐｍの酸素を含有した
有酸素アルミニウムターゲット１２とを有し、このスパ
ッタ装置で半導体装置を製造するには、Ｐ層２とＮ層３
とが形成された表面の自然酸化膜が除去されたウエハ１
を成膜室６内に装着し、成膜室６内を真空ポンプ７によ
り１０^-6Ｔｏｒｒ程度以下に排気した後、アルゴンガス
をガス供給管８から成膜室６内に供給し、成膜室６内の
圧力を１０^-3〜１０^-2Ｔｏｒｒ程度に調整する。その状
態で、有酸素アルミニウムターゲット１２に負の電圧を
印加し、有酸素アルミニウムターゲット１２のスパッタ
を開始させると、有酸素アルミニウムターゲット１２に
は酸素が含まれているため、上記実施例２と同様にウエ
ハ１上にはアルミニウム膜１０Ａを構成するアルミニウ
ム原子の一部が酸化されながら０．０３〜０．２μｍの
範囲で粗面化されたアルミニウム膜１０Ａが形成され
る。その後、粗面化されたアルミニウム膜１０Ａにパタ
ーニングとエッチングとを施すことにより、図１に示す
ような電極４Ａ、５Ａがウエハ１の表面に存在するＰ層
２とＮ層３との上に形成される。

【００３０】上記有酸素アルミニウムターゲット１２の
酸素含有量について説明する。上記実施例２、３で使用
した無酸素アルミニウムターゲット９と言っても、実際
には不純物として酸素がわずかに含まれている。具体的
には、半導体装置の製造に用いられるターゲットは通常
９９．９９９％以上の純度、すなわち不純物が１００ｐ
ｐｍ以下である。したがって、この実施例４では、故意
に含有させた酸素と不純物として含有している酸素とを
区別する必要から、有酸素アルミニウムターゲット１２
が含有する酸素の下限値を１００ｐｐｍとした。また、
上記実施例２のように酸素ガス流量比の下限値を１０ｐ
ｐｍに設定した場合、アルミニウム膜１０Ａ中の酸素含
有量は１００ｐｐｍのオーダであることが本発明者らが
行った実験で確認できた。したがって、この実施例４の
ように、有酸素アルミニウムターゲット１２を用いて成
膜する場合には、有酸素アルミニウムターゲット１２中
に少なくとも１００ｐｐｍの酸素が必要になるので（ア
ルミニウム膜１０Ａ中の酸素含有量はターゲット中のそ
れよりも低くなると言われている）、図３および図４の
測定結果からも上記下限値は１００ｐｐｍが妥当である
と言える。また、図３の測定結果に示すアルミニウム膜
１０Ａの比抵抗の安定性から酸素ガス流量比の上限値を
１０００ｐｐｍにすると、このときアルミニウム膜１０
Ａ中の酸素含有量は本発明者らが行った実験によると約
０．６ａｔ％であった。仮に、有酸素アルミニウムター
ゲット１２の組成がそのままアルミニウム膜１０Ａの組
成になるとすると、有酸素アルミニウムターゲット１２
中の酸素含有量の上限値は６０００ｐｐｍとなる。しか
し、組成のずれ量を考えると、実際には、有酸素アルミ
ニウムターゲット１２の酸素含有量の上限値は１０００
０ｐｐｍと言える。けれども、有酸素アルミニウムター
ゲット１２の組成とアルミニウム膜１０Ａの組成とのず
れ量はスパッタ装置の有酸素アルミニウムターゲット１
２以外の条件によっても異なるので、この実施例４での
上限値１００００ｐｐｍという値の根拠は明確ではな
い。

【００３１】この実施例４によれば、従前のスパッタ装
置において、無酸素アルミニウムターゲット９を有酸素
アルミニウムターゲット１２に代替すればよいので、従
来のスパッタ装置とそのプロセスがそのまま使える利点
がある。

【００３２】実施例５（請求項４に対応）．図７はこの
発明の実施例５としての半導体装置の製造方法に使用す
るスパッタ装置を示す断面図である。図５において、ス
パッタ装置は成膜室６と真空ポンプ７とアルゴンガスの
ガス供給管８と無酸素アルミニウムターゲット９と有酸
素アルミニウムターゲット１２とを有し、このスパッタ
装置で半導体装置を製造するには、Ｐ層２とＮ層３とが
形成された表面の自然酸化膜が除去されたウエハ１を成
膜室６内に装着し、成膜室６内を真空ポンプ７により１
０^-6Ｔｏｒｒ程度以下に排気した後、アルゴンガスをガ
ス供給管８から成膜室６内に供給し、成膜室６内の圧力
を１０^-3〜１０^-2Ｔｏｒｒ程度に調整する。その状態
で、無酸素アルミニウムターゲット９と有酸素アルミニ
ウムターゲット１２との両方のターゲットに負の電圧を
印加し、無酸素アルミニウムターゲット９と有酸素アル
ミニウムターゲット１２とのスパッタを開始させると、
有酸素アルミニウムターゲット１２には酸素が含まれて
いるため、上記実施例２と同様にウエハ１上にはアルミ
ニウム膜１０Ａを構成するアルミニウム原子の一部が酸
化されながら０．０３〜０．２μｍの範囲で粗面化され
たアルミニウム膜１０Ａが形成される。その後、粗面化
されたアルミニウム膜１０Ａにパターニングとエッチン
グとを施すことにより、図１に示すような電極４Ａ、５
Ａがウエハ１の表面に存在するＰ層２とＮ層３との上に
形成される。

【００３３】この実施例５によれば、無酸素アルミニウ
ムターゲット９と有酸素アルミニウムターゲット１２と
を併用してスパッタを行うことによって、アルミニウム
膜１０Ａ酸素濃度が低くなり、有酸素アルミニウムター
ゲット１２の酸素含有量が少し多くても、アルミニウム
膜１０Ａの比抵抗の増加を防止できる。よって、有酸素
アルミニウムターゲット１２の酸素含有量にさほど厳密
さが要求されず、有酸素アルミニウムターゲット１２の
製造が容易となる。しかも、この実施例５においては、
従前の複数のターゲットを使用できる多元スパッタ装置
を用いれば、従来のスパッタ装置とそのプロセスがその
まま使える利点がある。

【００３４】なお、この実施例５では無酸素アルミニウ
ムターゲット９と有酸素アルミニウムターゲット１２と
を同時にスパッタする場合を例として説明したが、両方
のターゲット９、１２を交互にスパッタしても差し支え
ない。

【００３５】実施例６（請求項５に対応）．図８のａ図
はこの発明の実施例６としての製造方法の過程でのスパ
ッタリング後の半導体装置を示す断面図、図８のｂ図は
この実施例６の製造過程でのドライエッチング後の半導
体装置を示す断面図である。

【００３６】この実施例６の製造方法においては、先
ず、成膜室６と真空ポンプ７とアルゴンガスのガス供給
管８と無酸素アルミニウムターゲット９とを有するスパ
ッタ装置を使用し、Ｐ層２とＮ層３とが形成された表面
の自然酸化膜が除去されたウエハ１をスパッタ装置の成
膜室６内に装着し、成膜室６内を真空ポンプ７により１
０^-6Ｔｏｒｒ程度以下に排気した後、アルゴンガスをガ
ス供給管８から成膜室６内に供給し、成膜室６内の圧力
を１０^-3〜１０^-2Ｔｏｒｒ程度に調整し、無酸素アルミ
ニウムターゲット９に負の電圧を印加し、無酸素アルミ
ニウムターゲット９をスパッタさせ、図８のａ図に示す
ように、ウエハ１上にアルミニウム膜１０を所定の厚さ
に堆積する。このａ図におけるアルミニウム膜１０の表
面は、Ｐ層２上において鏡面で、Ｎ層３上において粗面
となる。引き続き、上記アルゴンガス雰囲気中でウエハ
１に負の電圧を印加し、数百ワット程度の電力で上記ア
ルミニウム膜１０の表面全面をスパッタエッチングして
粗面化する。このスパッタエッチングによる粗面によっ
て、ウエハ１上には図８のｂ図に示すような表面全面が
粗面化されたアルミニウム膜１０Ａが形成される。その
後、粗面化されたアルミニウム膜１０Ａにパターニング
とエッチングとを施すことにより、図１に示すような電
極４Ａ、５Ａがウエハ１の表面に存在するＰ層２とＮ層
３との上に形成される。

【００３７】この実施例６によれば、アルミニウム膜１
０を成膜後、アルゴンガス雰囲気状態を解除することな
くスパッタ装置をそのまま使用するので、スパッタリン
グ時と同じ圧力下で無酸素アルミニウムターゲット９へ
の電圧印加に代替してウエハ１に数百Ｖ程度の負電圧を
印加し、アルミニウム膜１０の表面をアルゴンガスイオ
ン（Ａｒ⁺イオン）でスパッタエッチングすることによ
り、表面が粗面化されたアルミニウム膜１０Ａを得るこ
とができる。

【００３８】なお、この実施例６ではウエハ１に負の電
圧を印加してアルミニウム膜１０の表面をスパッタエッ
チングする場合を例として説明したが、図６に示すよう
なイオンガン１１を備えたスパッタ装置を使用し、図８
のａ図に示すようなウエハ１上へのアルミニウム膜１０
の成膜に引き続き、アルゴンガス雰囲気中でイオンガン
１１にてＡｒ⁺イオンをアルミニウム膜１０の表面全面
に照射し、アルミニウム膜１０の表面全面をイオンエッ
チングすることにより、図８のｂ図に示すような粗面化
されたアルミニウム膜１０Ａを形成しても差し支えな
い。この場合には、アルミニウム膜１０を形成した後
に、アルミニウム膜１０の表面のみを単に物理的に粗面
化してアルミニウム膜１０Ａを形成するので、粗面化さ
れたアルミニウム膜１０Ａの電気的な特性が変化するこ
とはない。

【００３９】また、上記実施例６およびなお書きの実施
態様では成膜するスパッタ装置でそままスパッタエッチ
ングを行う場合を例として説明したが、アルミニウム膜
１０を成膜するスパッタ装置とは別のスパッタエッチン
グ装置やイオンエッチング装置を使用してもよい。つま
り、この場合は、アルミニウム膜１０を成膜した後にウ
エハ１をスパッタ装置から取り出し、この取り出したウ
エハ１を別のスパッタエッチング装置やイオンエッチン
グ装置に装着してドライエッチングを行うことを意味す
る。この場合は、アルミニウム膜１０の成膜と粗面化と
が別々の装置で行えるので、生産効率がよくなる。

【００４０】実施例７（請求項６に対応）．図９のａ図
はこの発明の実施例７としての製造方法の過程でのアル
ミニウム成膜前でのエッチング前のウエハ１の断面図、
図９のｂ図はこの実施例７の製造過程でのアルミニウム
成膜前でのエッチング後のウエハ１の断面図、図９のｂ
図はこの実施例７の製造過程でのアルミニウム成膜後の
半導体装置を示す断面図である。

【００４１】この実施例７の製造方法においては、先
ず、成膜室６と真空ポンプ７とアルゴンガスのガス供給
管８と無酸素アルミニウムターゲット９とを有するスパ
ッタ装置を使用し、図９のａ図に示すようなＰ層２とＮ
層３とが形成された表面の自然酸化膜が除去されたウエ
ハ１をスパッタ装置の成膜室６内に装着し、成膜室６内
を真空ポンプ７により１０^-6Ｔｏｒｒ程度以下に排気し
た後、アルゴンガスをガス供給管８から成膜室６内に供
給し、成膜室６内の圧力を１０^-3〜１０^-2Ｔｏｒｒ程度
に調整する。そして、ウエハ１に負のバイアス電圧を印
加し、数百ワット程度の電力でウエハ１の表面全面をス
パッタエッチングすることにより、図９のｂ図に示すよ
うに、アルミニウム膜９の表面全面を粗面化する。この
図９のｂ図において粗面化されたＰ層には符号２Ａを付
し、この粗面化されたＰ層２Ａと図９のａ図の鏡面状態
のＰ層２とを区別する。引き続き、上記アルゴンガス雰
囲気中で、無酸素アルミニウムターゲット９に負の電圧
を印加し、無酸素アルミニウムターゲット９をスパッタ
させることによって、図９のｃ図に示すように、ウエハ
１上には表面が粗面化されたアルミニウム膜１０Ａが所
定の厚さに形成される。このアルミニウム膜１０Ａの表
面はその下地であるウエハ１の表面の粗面に倣い粗面化
されている。その後、粗面化されたアルミニウム膜１０
Ａにパターニングとエッチングとを施すことにより、図
１に示すような電極４Ａ、５Ａがウエハ１の表面に存在
するＰ層２とＮ層３との上に形成される。

【００４２】この実施例７によれば、アルミニウム膜１
０Ａの下地であるウエハ１の表面全面が粗面化されてい
るので、従来のスパッタ装置とそのプロセスがそのまま
使え、粗面化されたウエハ１の表面上に粗面アルミニウ
ム膜１０Ａを成膜することにより、表面が粗面化された
アルミニウム膜９を得ることができる。

【００４３】なお、この実施例７ではウエハ１に負の電
圧を印加してウエハ１の表面をスパッタエッチングする
場合を例として説明したが、図６に示すようなイオンガ
ン１１を備えたスパッタ装置を使用し、図９のａ図に示
すようなウエハ１の成膜室６内への装着に引き続き、ア
ルゴンガス雰囲気中でイオンガン１１にてアルゴンイオ
ンをウエハ１の表面全面に照射し、ウエハ１の表面全面
をイオンエッチングすることにより、図９のｂ図に示す
ようにウエハ１の表面全面を均一に粗面化し、引き続
き、上記アルゴンガス雰囲気中で、無酸素アルミニウム
ターゲット９に負の電圧を印加し、無酸素アルミニウム
ターゲット９をスパッタさせることによって、図９のｃ
図に示すように、ウエハ１上に表面が粗面化されたアル
ミニウム膜１０Ａを所定の厚さに形成しても差し支えな
い。

【００４４】また、上記実施例７およびなお書きの実施
態様ではウエハ１の粗面化を行うスパッタ装置でそまま
アルミニウム膜９を成膜する場合を例として説明した
が、ウエハ１の粗面化を行うスパッタエッチング装置や
イオンエッチング装置とは別のスパッタ装置でアルミニ
ウム膜１０Ａを成膜してもよい。つまり、この場合は、
ウエハ１の粗面化を行った後にウエハ１をスパッタエッ
チング装置やイオンエッチング装置から取り出し、この
取り出したウエハ１を別のスパッタ装置に装着してアル
ミニウム膜１０Ａを成膜することを意味する。この場合
は、アルミニウム膜１０Ａの成膜と粗面化とが別々の装
置で行えるので、生産効率がよくなる。さらに、上記各
ドライエッチングをウエットエッチングに代替しても同
様な効果がある。

【００４５】

【発明の効果】この第１の発明によれば、表面粗さを異
にする複数の層それぞれの上に表面が粗面化された金属
膜または合金膜を有するように半導体装置を構成したの
で、その半導体装置の組み立て工程において、表面粗さ
を異にする複数の層それぞれの上に形成された金属膜ま
たは合金膜の表面が光散乱強度測定器からの光を散乱
し、性能評価実験で不良品に記されたマークの表面が光
散乱強度測定器からの光を吸収するので、光散乱強度測
定器が不良品に記されたマークを正確に認識できるとい
う効果がある。

【００４６】第２の発明によれば、活性度の低い酸素を
構成元素とするガスをアルゴンガスの添加ガスとしてス
パッタを行うので、スパッタ時にウエハの表面の酸化を
阻止し、このウエハに形成される粗面化された金属膜ま
たは合金膜とウエハとの界面で低い接触抵抗を確保で
き、しかも、市販されている従前のスパッタ装置がその
まま使用可能であるので容易に実施でき、加えて、第１
の発明のウエハに形成される金属膜または合金膜の表面
を粗面化した半導体装置を容易に得ることができるとい
う効果がある。

【００４７】第３の発明によれば、無酸素金属または合
金ターゲットのスパッタにてウエハ上に金属または合金
膜を或る程度の厚さ形成した後、酸素イオンを照射しな
がら無酸素金属または合金ターゲットのスパッタを行う
ことによって、ウエハの表面上に粗面化された金属膜ま
たは合金膜を形成するので、ウエハの表面の酸化を防止
しつつ、粗面化された金属膜または合金膜のウエハの界
面で低い接触抵抗を確保でき、しかも、市販されている
酸素イオンガンを備えた従前のスパッタ装置とそのプロ
セスがそのまま使用可能であるので容易に実施でき、加
えて、第１の発明のウエハに形成される金属膜または合
金膜の表面を粗面化した半導体装置を容易に得ることが
できるという効果がある。

【００４８】第４の発明によれば、有酸素金属または合
金ターゲットのスパッタにて、有酸素金属または合金タ
ーゲットから活性度の低い酸素を含有するスパッタガス
雰囲気を作りながら、ウエハの表面上に粗面化された金
属膜または合金膜を形成するので、無酸素金属または合
金ターゲットを有酸素金属または合金ターゲットに代替
するだけで、市販されている従前のスパッタ装置とその
プロセスがそのまま使用可能であるので容易に実施で
き、加えて、第１の発明のウエハに形成される金属膜ま
たは合金膜の表面を粗面化した半導体装置を容易に得る
ことができるという効果がある。

【００４９】第５の発明によれば、金属膜または合金膜
を成膜後、スパッタ装置をそのまま使用し、スパッタリ
ング時と同じ圧力下で無酸素金属または合金ターゲット
への電圧印加に代替してウエハに負電圧を印加し、上記
成膜された金属膜または合金膜の表面をスパッタエッチ
ングして、表面が粗面化された金属膜または合金膜を形
成するので、市販されている従前のスパッタ装置とその
プロセスがそのまま使用可能であるので容易に実施で
き、加えて、第１の発明のウエハに形成される金属膜ま
たは合金膜の表面を粗面化した半導体装置を容易に得る
ことができるという効果がある。

【００５０】第６の発明によれば、ウエハの表面をドラ
イエッチングまたはウエットエッチングにて粗面化した
後、無酸素金属または合金ターゲットのスパッタにて、
上記粗面化されたウエハの表面上に粗面化された金属膜
または合金膜を形成するので、市販されている従前のド
ライエッチング装置またはウエットエッチング装置とそ
のプロセスがそのまま使用可能であるので容易に実施で
き、加えて、第１の発明のウエハに形成される金属膜ま
たは合金膜の表面を粗面化した半導体装置を容易に得る
ことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の半導体装置を示す断面図である。

【図２】実施例２の製造方法に使用するスパッタ装置を
示す断面図である。

【図３】実施例２による酸素流量比と比抵抗との関係を
測定した結果図である。

【図４】実施例２による酸素流量比と表面粗さとの関係
を測定した結果図である。

【図５】実施例３の製造方法に使用するスパッタ装置を
示す断面図である。

【図６】実施例４の製造方法に使用するスパッタ装置を
示す断面図である。

【図７】実施例５の製造方法に使用するスパッタ装置を
示す断面図である。

【図８】実施例６の製造方法の過程を説明するための半
導体装置の断面図である。

【図９】実施例７の製造方法の過程を説明するための半
導体装置の断面図である。

【図１０】従来の半導体装置を示す断面図である。

【図１１】従来の製造方法に使用するスパッタ装置を示
す断面図である。

【符号の説明】

１ ウエハ ２、２Ａ Ｐ層 ３ Ｎ層 ４Ａ、５Ａ 電極 １０、１０Ａ アルミニウム膜（金属膜または合金膜）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面粗さを異にする複数の層が共存する
   ウエハの表面上に金属膜または合金膜を形成した半導体
   装置において、前記複数の層それぞれの上に位置する金
   属膜または合金膜の表面が粗面に形成されたことを特徴
   とする半導体装置。
2. 【請求項２】 アルゴンガス雰囲気中で金属ターゲット
   または合金ターゲットをスパッタすることにより、表面
   粗さを異にする複数の層が共存するウエハの表面上に金
   属膜または合金膜を形成する半導体装置の製造方法にお
   いて、添加ガスとして酸素を構成元素とするガスを用い
   ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 アルゴンガス雰囲気中で金属ターゲット
   または合金ターゲットをスパッタすることにより、表面
   粗さを異にする複数の層が共存するウエハの表面上に金
   属膜または合金膜を形成する半導体装置の製造方法にお
   いて、前記スパッタ時にイオンガンによるウエハ表面へ
   の酸素イオンの照射を併用することを特徴とする半導体
   装置の製造方法。
4. 【請求項４】 アルゴンガス雰囲気中で表面粗さを異に
   する複数の層が共存するウエハの表面上に金属膜または
   合金膜をスパッタ法にて形成する半導体装置の製造方法
   において、ターゲットとして酸素を含有させた有酸素金
   属ターゲットまたは有酸素合金ターゲットを用いること
   を特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 【請求項５】 表面粗さを異にする複数の層が共存する
   ウエハの表面上に金属膜または合金膜をスパッタ法にて
   形成し、この金属膜または合金膜の表面をドライエッチ
   ングにて粗面化することを特徴とする半導体装置の製造
   方法。
6. 【請求項６】 表面粗さを異にする複数の層が共存する
   ウエハの表面をドライエッチングまたはウエットエッチ
   ングにて粗面化し、このウエハの表面上に金属膜または
   合金膜をスパッタ法にて形成することを特徴とする半導
   体装置の製造方法。